비즈니스 속도에 맞춰 검사 방법 업데이트
InnovMetric 및 3D Scan IT를 통해 Eifel Inc.에서는 사출 금형 납품 시간을 절반으로 줄이고 이윤을 유지합니다.
Eifel Inc.는 자동차 인테리어를 위한 생산 및 프로토타입 툴링 분야의 선두업체입니다. 또한 의료 및 항공우주 산업에 필요한 툴링을 공급하고 생산 툴링을 통한 제품 개발을 전문으로 합니다. 그들은 스티어링 휠, 에어백 하우징 장치, 센터 콘솔, 헤드램프, 좌석 등받이 패널, 애프터마켓 부품과 같은 제품을 위한 금형을 제작합니다.
Eifel은 1차 공급업체가 엔지니어링 심의 또는 공급업체 협상이 너무 오래 지연된 후 신속하게 생산을 시작하는 것 또는 해외 공급업체의 오류를 재작업으로 해결할 수 없는 경우 대체 금형을 제작하는 것에 관한 엔지니어링, 설계 및 툴링 지원이 필요할 때 종종 전화를 받습니다.
과제
스캐닝과 포인트 클라우드 기반 검사를 수행하기 전에 금형 제작자는 제조업체를 위해 개발된 포인트 측정 방법을 사용해야 했습니다. 그러나 이러한 방법은 서페이스의 99% 이상을 검사하지 않기 때문에 툴링 및 금형 부품에는 전혀 맞지 않았습니다.
터치 프로빙의 경우 한 번에 하나의 3D 포인트 데이터를 수집하는 3차원 측정기(CMM)가 필요했기 때문에 CMM에서 결과를 구하려면 며칠이 걸렸습니다. "수백 개의 터치 프로브 포인트로는 금형 캐비티의 잠재적인 표면 문제를 모두 파악할 수 없습니다." 라고 Eifel Inc.의 사장인 Richard Hecker는 말했습니다. "이것은 매끄럽게 연결되어야 하는 인접한 서페이스 사이에 요철, 처짐 및 경계 같은 것들이 있기 때문입니다." 그는 "그래서 저는 CMM을 팔고 클래스 A 서페이스 검사에 3D Scan IT와 PolyWorks® 를 사용하고 있습니다" 라고 덧붙였습니다.
Eifel과 그 고객은 자동차 업계에서 클래스 A 서페이스라고 하는 딜러 쇼룸에서 쉽게 볼 수 있는 서페이스에 집중하고 있습니다. 경쟁이 치열한 자동차 업계에서는 스타일링이 가장 중요합니다. 정밀 성형(Near-net shape) 가공의 경우 고정밀 가공 기계와 컴퓨터 수치 제어 장치(CNC)를 사용하여 수학 모델에 맞게 금속을 정확하게 절단합니다. 즉 부품을 정의하는 CAD(컴퓨터 지원 설계) 데이터와 같은 수학 모델에 맞게 금속을 정밀하게 절단하므로 수작업 연마나 "벤칭" 작업이 거의 없어졌습니다.
"금형 제작에서 바뀐 것은 이제 클래스 A 서페이스를 측정할 수 있다는 것입니다. 이는 금형 제작자가 사양에 따라 검사할 수 있어 정밀 성형(Near-net shape) 가공이 금형 제조를 위한 실용적인 방법임을 의미합니다." 라고 Hecker는 말했습니다. Eifel에게는 이것이 기회가 되었습니다. 그의 대응은 회사의 서비스를 설계 및 엔지니어링으로 넓히고 주로 에어백과 스티어링 휠에 집중하고 일상적인 운영의 모든 측면에 고밀도 포인트 클라우드 검사 기술을 구축하는 것이었습니다.
Eifel에서는 스캐닝을 이용한 검사에 이 모든 것이 통합됩니다.
솔루션
Autoliv를 위한 Eifel의 솔루션
Autoliv의 경우 Eifel은 금형 설계 및 엔지니어링 서비스를 공급하고 운전석 에어백 시스템의 6개 구성 요소 모두에 대한 금형을 제작합니다. 각 툴링 프로그램에는 에어백 인클로저, 스티어링 휠의 장식 장착(베젤), 크루즈 컨트롤 및 오디오 시스템용 버튼이 포함됩니다.
“Eifel은 1차 업체가 필요로 하는 증가하는 요건을 충족합니다.” 라고 Hecker는 말했습니다. "그들은 봉투 뒷면에 임시로 그린 초안부터 후속 조립 라인에 이르기까지 프로젝트를 처음부터 끝까지 신속하게 수행할 수 있는 툴링 공급업체를 원합니다." 그는 자신의 통합 설계 및 제조 사업을 동시 제품 개발 및 제조(SPDM)로 인식하고 있습니다. “저희는 단순한 독립적인 금형 제작소나 설계 업체가 아닙니다. 우리는 제품 개발 센터입니다.”
금형 제작에서 핵심은 제조할 수 없는 툴링 설계를 피하는 것입니다. 이를 위해서는 작업마다 다부서간 협업 팀을 이루는 금형 설계자, 엔지니어, 기계 기술자 간의 지속적인 소통이 필요합니다. 이것이 Eifel의 SPDM의 핵심입니다.
SPDM은 검사를 통해 모든 금형 제작 단계를 검증해야 하므로 3D Scan IT는 전체 설계 및 제작 프로세스에서 필수적인 역할을 합니다. 3D Scan IT는 듀얼 카메라 Imetric-IScan 백색광 스캐너를 사용하여 중요한 매 단계마다 모든 금형 가공 작업을 검사합니다.
- 알루미늄 프로토타입 금형
- 금형 시험 및 낮은 수율의 초기 생산
- 생산 준비가 완료된 대용량 강철 툴링
"검사를 통해 치수 관련 문제 없이 모든 것이 잘 진행되고 있음을 확신할 수 있으므로 고객에게 안심해도 된다고 말할 수 있습니다."
Vern Phillips, 수석 엔지니어, 에어백 및 스티어링 휠, Autoliv, 북미
Eifel을 위한 3D Scan IT의 솔루션
백색광 스캐닝과 포인트 클라우드 기반 검사를 통해 모든 결정 시점에서 Hecker의 SPDM 사업 전략이 강화됩니다. 이를 통해 Eifel 엔지니어와 고객은 중요한 툴링을 결정할 때 기초가 되는 데이터를 확보할 수 있습니다. "공정 검증 단계마다 금형 제작 공정의 속도가 높아지고 신뢰성도 향상됩니다. 부품을 제작하기 전에 문제를 모두 해결하면 효율적으로 업무를 수행할 수 있습니다." 라고 3D Scan IT 사장 Bob Squier는 말합니다.
3D Scan IT를 위한 InnovMetric의 솔루션
스캐닝으로 검사된 서페이스를 몇 분 만에 수백만 개의 3D 포인트로 페인팅할 수 있습니다. “우리는 PolyWorks를 사용하여 겹치는 모든 스캔 데이터를 단일 스킨 폴리곤 모델로 변환합니다.” 라고 Squier는 말했습니다. “단 몇 분 만에 3D 포인트 데이터가 관리 가능한 파일 크기로 95% 이상 줄어듭니다. 그런 다음 해당 폴리곤 모델을 고객의 CAD 시스템에서 수학 모델에 맞춰 검사합니다.”
금형 품질을 평가하기 위한 수백만 개의 포인트
데이터는 Imetric IScan V, 백색광 디지털화 시스템을 사용하여 수집되었습니다. 스캐닝 시스템은 150mm 볼륨에 맞게 교정되었으며 포인트 간 거리는 0.080mm입니다. 이는 제곱밀리미터당 150개 이상의 포인트가 있다는 것입니다.
IScan V 스캐너는 3D 카메라처럼 작동합니다. 카메라의 픽셀마다 3D 좌표가 계산됩니다. 따라서 각 3D 사진 또는 스캔마다 130만 개의 포인트를 측정할 수 있습니다. 단일 관점에서는 부품의 모든 형상을 볼 수 없으므로 공통 탐색 포인트를 사용하여 여러 스캔 데이터를 수집하고 정렬합니다.
PolyWorks의 포인트 클라우드 기반 검사
100% 오브젝트 스캔을 수행한 후 데이터는 폴리곤 모델로 병합되었습니다. IMMerge 기능을 사용하면 포인트 클라우드 크기를 대폭 줄일 수 있어 더 원활하고 빠르게 검사할 수 있습니다. 그런 다음 이 폴리곤 모델을 IGES로 제공된 CAD 모델에 맞춰 검사했습니다. 부품 데이텀 정렬 방식과 함께 베스트핏 정렬 기술이 사용되었습니다. 매크로 기능의 다양성이 추가되면서 검사 프로세스의 반복성을 보장하고 속도를 높이기 위해 모든 부품에 대해 대화형 검사 매크로가 수행되었습니다.
이 검사 매크로는 다음 검사 요소를 수행했습니다. 베스트핏 정렬, 레퍼런스 비교, 스냅샷 레포트 이미지(미리 정의된 관점에서 가져옴), GD&T 요소(수행 중인 모든 관련 데이텀 정렬로 검사), 비교 포인트(불연속 포인트, CMM 스타일 검사 결과) 및 바운더리 및 모서리 포인트(오류 주석 표시 기능 사용) 모든 결과는 PolyWorks EZLayout 레포트 도구에 보고되었습니다.
검사 매크로는 EZLayout 도구를 사용하여, 보고된 모든 검사 요소를 표준화된 검사 레포트 레이아웃에 자동으로 삽입했습니다. 이 레포트는 인쇄되어 검토용 PDF 파일로 배포되었습니다.
Imetric IScan V 디지털화 시스템
장점
오류 없이 완벽해야 하는 시장인 자동차 1차 공급 업체에서 Eifel의 SPDM 사업 전략에 대한 스캐닝 및 포인트 클라우드 기반 검사의 영향을 과대평가하기 어려울 것입니다. SPDM은 정확한 서페이스 데이터를 사용하며 Eifel의 다른 모든 시스템과 기술은 해당 데이터가 없으면 효율성이 훨씬 떨어집니다.
포인트 클라우드 기반 검사의 속도, 포괄성, 정확성으로 해외 금형 제조업체는 따라올 수 없을 정도로 빠르게 완료할 수 있습니다.
스캐닝 및 포인트 클라우드 검사를 사용할 수 있으므로 "우리 데이터는 항상 완벽하게 검증된 상태이므로 가공 중인 서페이스에 대해 확신을 가질 수 있습니다." 라고 Hecker는 말했습니다. "우리는 마스터 모델에 맞춰 정확하게 도구를 제작하고 있으며 금형 부품의 치수와 공차가 정확하고 또한 서페이스들이 매끄럽게 연결되어 경계가 보이지 않는다는 것을 알고 있습니다."
그는 덧붙여 “스캔을 통해 엔지니어링 변경 사항을 쉽게 적용할 수 있습니다. 수정된 부품을 빠르게 다시 스캔하여 이전 3D 형상과 비교할 수 있습니다. 비교 데이터가 모두 양호하면 중요한 경로 계획이 개선됩니다. 우리와 우리 고객은 우리가 제 시간에 끝낼 수 있다는 것을 알고 있습니다.” 라고 말했습니다.
비즈니스 혁신이 제대로 진행되도록 보장
Eifel은 SPDM 및 검사를 통해 엄청난 수익을 냈습니다. 매우 어려운 시장에서 꾸준히 매출을 늘리고 납품 시간을 절반으로 줄이며 이윤을 유지했습니다.
Hecker의 경우 스캐닝 및 포인트 클라우드 기반 검사의 이점은 다음과 같습니다.
- 중요한 툴링 결정에 필요한 시간을 늘려 생각하고 대응할 시간을 더 확보할 수 있음
- 서페이스 결함을 하나도 놓치지 않는 품질 보증의 비약적인 도약
- 종종 수축과 변형을 잘못 계산하고 다른 중요한 세부 사항을 놓치는 저임금 금형 제작자에 비해 절실히 필요한 경쟁 우위
- 정확하고 신속하며 비교 가능한 데이터를 통해 중요 경로 계획 개선
- Autoliv를 통해 Eifel의 신뢰도 강화
Autoliv, 인상적인 이점을 받음
Phillips는 이를 다음과 같이 요약했습니다.
- 이제 PolyWorks 컬러맵에서 제공하는 뛰어난 정보 덕분에 최종 금형 부품을 마스터 CAD 모델과 비교하여 부품 수축 상황을 평가할 수 있음
- 모든 단계에서 100% 검사를 통해 정보 루프를 닫아 소재 수축 시 툴링이 완벽하게 정확할 것임을 보장
- 자동차 업계에서 선호하는 치수 확인 방법인 검사 고정구에 클램핑하여 뒤틀림 없이 서페이스를 검사할 수 있음
- Autoliv에 대한 고객의 높은 신뢰도 유지
즉, "Eifel은 SPDM 사업 전략이 제대로 진행되고 있는지 확인하고 이점을 얻을 수 있도록 스캐닝 및 포인트 클라우드 기반 검사를 고려하고 있습니다." 라고 Hecker는 말했습니다.
