[샌드빅코로만트 제공] 예단할 수 없는 미래, 가공하기 쉽지 않은 소재를 생산해야 하는 제조업체들에게 차별화는 새로운 시장을 여는 핵심 동력이다. 샌드빅코로만트의 글로벌 제품 매니저 제임스 소프(James Thorpe)가 무엇을 위해 맞춤형 툴링으로 초점을 옮겨야 하는지 설명하고 있다. 

제조기업 목표를 개괄하면 낮은 단가로 수천 또는 수백만 개의 제품을 생산하는 것이다. 통상 기업들은 단위 이윤이 낮을지라도 전체 제조 과정에 걸쳐 이윤이 큰 설계 및 제조 관행을 통해 소비자가 받아들일 수 있는 가격으로 제품을 제공할 수 있다.

주문 제작 온라인 공구를 사용하면 고객의 제조 요구사항에 따라 툴링을 지정할 수 있다. [사진=샌드빅코로만트]

하지만 단발성 주문 제작(Built-To-Order, BTO) 부품이나 생산 실행 기간이 짧은 경우에는 이야기가 달라진다. 작업자는 품질과 생산성을 보장하고 앞에서 언급한 가격적 측면을 충족하기 위해 절삭 조건과 공구 선택의 조정 작업이 불가피하다. 다뤄보지 못한 유형의 제품을 생산하려면 이러한 매개 변수를 신속하게 대응해야 한다. 또한, 공정에 고경도강, 비합금강, 내열합금(HRSA) 같은 난삭재의 가공이 수반돼야 한다.

다양한 난삭재로부터 여러 가지 맞춤형 제품을 제조하는 데 익숙한 생산 현장에서야 어렵지 않게 대응 할 수 있겠지만 이제 모든 제조업체들이 가담해야 할 시점에서 유연성이 달리는 업체들은 고민이 커질 수밖에 없다. 코로나발 팬데믹이 가시실 기미가 보이지 않는 가운데 모든 제조업체들은 새로운 수익 기회, 공급업체 기반 및 제품을 모색해야 생존할 수 있다는 데 아무도 부인하지 않는다. 

최근의 Make UK 보고서에 따르면 2022년이 되어서야 영국 제조업계는 코로나 이전 수준으로 회복될 것으로 예상된다. 올해에만 357억 파운드의 총부가가치(Gross Value Added)가 소요될 가능성이 보인다고 밝혔다. 이 보고서는 또한 미국과 독일을 포함해 전 세계의 상위권 제조업 국가를 조사한 결과를 통해 제조업체들이 성장을 구가하기 위해서는 하나의 특정 시장이나 고객에 대한 지나친 의존을 피하고 고객 기반을 다변화해야 한다고 강조했다.

한때 특정 생산 분야에 전문화됐던 생산 현장에서는 생산 배치 간의 전환을 최소화하면서 더욱 다양한 난삭재에 CNC 선반과 밀링 장비를 투입하는 모양새이다. 이는 새로운 부품, 툴링 형상 및 사양에 해당하며, 작업자에게는 이와 일치하는 실시간 조정 가능 제어 및 데이터 시스템이 요구된다. 이는 또한 최상의 결과를 위해 항상 기성품 공구에 의존해서는 안 된다는 것을 의미한다. 대신 지속적인 제품 품질 개선을 위해 맞춤형 툴링 솔루션을 고려해야 한다. 하지만 어떻게 하면 빠르고 수익성 있게 맞춤화할 수 있을까?

왜 맞춤형 솔루션인가? 

먼저 드릴을 맞춤화하는데 무엇이 필요하고 왜 중요한지 살펴보자. 드릴의 플루트 형상, 코어, 절삭날 및 챔퍼는 모두 홀 품질, 생산성, 공구 마모 같은 최종 결과뿐만 아니라 드릴에 적용되는 절삭 부하와 토크 같은 작동 요소에도 본질적으로 결부될 수밖에 없다.

샌드빅코로만트의 툴링 전문가들에게는 드릴의 설계가 가장 중요하다. 이는 최적화된 포인트 및 플루트 형상, 보강된 코어 및 코너 챔퍼, 절삭날 미세 결함을 방지하는 인선처리, 드릴링 안전성을 향상시키는 이중 마진 등 개선된 설계가 적용된 솔리드 초경 드릴의 최적화 제품군에서 특히 두드러진다.

CoroDrill 860이 좋은 예이다. 이 드릴은 생산성과 홀 품질이 중요한 모든 작업을 위해 설계돼 일반 엔지니어링 및 다품종 생산 제조업체들에게 유용하다. 또한 CD860-GM은 우주 항공, 석유 및 가스, 원자력 및 재생 에너지 발전 산업에서도 진가를 발휘한다.

대부분 작업자들은 더 짧은 드릴이나 다른 직경을 사용해 더 나은 결과를 얻을 수 있다. [사진=utoimage]

이 드릴의 최적화된 설계는 엔진 블록, 케이싱, 플랜지, 매니폴드의 드릴링을 포함한 자동차 생산에서도 입증됐다. 한국의 한 자동차 제조업체는 CoroDrill 860-GM을 사용해 자동차 트랜스미션 커넥터의 관통 홀을 가공했다. 

경쟁업체의 드릴로는 80m/min(3102 RPM)의 절삭 속도(Vc)와 381mm/min의 절삭 이송(Vf)으로 200개의 가공물에서 총 1,600개의 홀을 가공했다. 반면 CoroDrill 860-GM의 경우 100m/min(3878 RPM)의 Vc와 814 mm/min의 Vf로 2,300개의 가공물에서 1만8,400개의 홀을 가공할 수 있었다. 

결과적으로 공구 수명이 무려 1,150%나 증가하는 놀라운 성과를 보였다. 성능을 최적화하는 방식으로 드릴 설계와 절삭 조건을 조합하는 것이 중요하다는 사실을 방증한 사례이다. 

한계를 넘어 

하지만 생산 현장에서 표준 옵션으로는 충족할 수 없는 추가적인 성능을 툴링 솔루션에서 필요로 한다면 어떨까? 대부분의 작업자들은 더욱 짧은 드릴이나 다른 직경을 사용해 더 나은 결과를 얻을 수 있을 것이다.

여기에서 최신 기술을 통해 기존의 표준 공구를 맞춤화하거나 처음부터 새로운 공구를 개발하는 맞춤형 공구의 역할이 중요해진다. 이 경우 '최신 기술'은 사용자가 특정한 부품 제조 요구사항에 따라 주문 제작 툴링을 지정할 수 있는 온라인 도구인 샌드빅코로만트의 Tailor Made(주문 제작)를 가리킨다. 

요약하면 사용자는 이 소프트웨어에 로그인한 후 특정한 구성을 입력해 CoroDrill 860-GM 같은 기존 드릴을 맞춤화할 수 있다. 직경이 18mm이고 길이가 36mm인 웰던 섕크가 필요하다고 가정해보자. 사용자가 이 모든 매개 변수를 하나하나 추가해 특정한 치수와 요구사항을 자유롭게 지정할 수 있다. 또한 소프트웨어가 드릴 길이 같은 매개 변수도 권장할 수 있다. 

Tailor Made(주문 제작)는 엔지니어와 공장 관리자들이 실제적인 이점을 얻기 위해 어떻게 온라인 도구로 전환하고 있는지를 보여주는 예이다. 맞춤형 툴링은 자동차 엔진 블록처럼 홀이 많고 여러 작업을 거쳐야 하는 부품을 가공할 때 특히 유용하다.

또한 최종 사용자가 앉아서 견적을 기다릴 필요가 없기 때문에 시간적으로 이점이 크다. 365일 24시간 이용 가능한 Tailor Made(주문 제작)는 제조업체들이 공급업체와 커뮤니케이션하기 위해 어떻게 온라인으로 전환하고 있는지를 보여주는 새로운 이정표이다. Sana의 조사에 따르면 현재 제조업체의 19%는 제품의 90% 이상을 온라인으로 구매한다.

여기서 장점은 빠른 처리이다. 제조업체는 시간을 과도하게 소모하거나 품질을 잃지 않으면서 BTO 또는 단발성 부품의 신규 주문으로 빠르게 변모할 수 있다.

GM 형상이 적용된 CoroDrill 860 [사진=샌드빅코로만트]

빠르고 편리한 솔루션

그러나 맞춤형 공구 설계의 가장 중요한 이점은 가공 및 성능과 관련된다.

제품 라인 중 하나에서 생산성 향상을 달성하고자 했던 한 제조업체를 예로 들어 보자. 이 고객은 특히 M10 정밀 나사 볼트용 홀과 카운터싱크를 가공하기 위해 두 개의 공구를 사용해왔다. 제조된 부품에는 45개의 홀이 있고, 일부 경우에는 최대 90개의 홀이 있다.

고객은 표준 솔루션으로 드릴과 카운터싱크가 결합된 스텝 드릴을 사용했는데 적합하지 않은 것으로 입증됐다. 부품의 형상과, 기존의 두 공구로는 충분히 큰 카운터싱크를 가공하지 못한다는 사실에서 기인한 판단이었다.

고객은 기존 솔루션 대신 샌드빅코로만트의 Tailor Made(주문 제작)를 사용해 온라인에서 새로운 공구를 설계할 수 있었다. 몇 분 만에 소프트웨어가 2D DXF 파일과 3D 형상을 가격 및 리드타임과 함께 생성했다. 고객은 공구의 형상에서 몇 가지 변경이 필요하다는 사실도 알 수 있었다.

이 과정은 몇 분밖에 걸리지 않았으며, 공구를 재입력하고 나서 신속하게 업데이트된 모델과 도면을 받을 수 있었다. 요청한 솔루션이 몇 주 후 고객에게 전달됐고 제조 프로세스에 새 공구를 구현할 수 있었다.

고객은 Tailor Made(주문 제작)를 통해 손쉽게 새로운 솔루션을 생성하고 신속하게 결과를 받아볼 수 있다는 사실이 인상 깊었다고 전했다. 또한 이전과 비교해 Tailor Made(주문 제작) 프로세스를 통해 달성한 사이클 시간도 측정해 보았다. 고객은 온라인으로 전환해 사이클 시간을 10%나 단축할 수 있었다.

제조업체들은 사용자가 요구사항별로 최적의 절삭 조건을 계산하여 가장 적합한 공구를 찾을 수 있는 샌드빅코로만트의 CoroPlus ToolGuide 같은 다른 온라인 도구를 사용해 성능을 더욱 높일 수 있다. 

또한 이 온라인 도구들을 선삭, 밀링, 홀 가공 등 모든 금속 가공 분야 내 제품 그룹에서 맞춤화를 위해 사용할 수 있다. 제조업체들이 얻는 이점은 두 가지이다. 첫째, 제조업체들이 단발성 또는 BTO 부품의 제조에 맞춰 신속하게 조정할 수 있다는 것이다. 둘째는 제조업체들이 매일 CNC 기계를 통해 다양한 난삭재 또는 데이터를 실행하는 등 다양화를 실현할 수 있다는 점이다. 

샌드빅코로만트는 Tailor Made(주문 제작) 같은 온라인 공구를 사용하면 제조업체들이 다양화를 실현하고 새로운 기회를 놓치지 않는 ‘군계일학’을 실현할 수 있다고 자신하고 있다.

[최정훈 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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