위스콘신매디슨대학교는 저명한 교육 연구 기관이다. 이 대학교의 공과대학은 미국에서도 손꼽히는 기계공학자들을 배출한 것으로 유명하다. 이 학교는 2015년 가을에 핵심 교과 과정을 보다 광범위한 실제 세계의 애플리케이션으로 향상시키고, 실험실에 3D 인쇄기와 B&R의 혁신적인 자동화 기술을 구비했다.

기계공학자들의 작업은 믿을 수 없을 만큼 다양한 지식과 기술을 요구한다. 또한, 제트 엔진부터 의료 기기에 이르기까지 다양한 기기를 사용해 작업한다. 그러므로 위스콘신매디슨대학교 기계공학과의 제조 기초 과정이 계측학과 공학, 경제학 외에도 CNC, 제어 이론, 모션 제어, 자동화 및 프로그래머블(Programmable) 로직과 같은 제조 프로세스 분야를 커버하는 다양한 분야를 포함한다는 것은 놀라운 일이 아니다.

이 과정은 언제나 이러한 광범위한 범위의 개념을 가르쳐 왔다. 그러나 과거에는 각 분야가 자체의 실험실에서 다뤄졌고, 때로는 실제 세계의 상황에서 이들이 어떻게 상호 관련되는지 완전히 파악하는 것이 쉽지 않았다.

이런 이유로 기계공학부는 학생들에게 실무적인 훈련뿐만 아니라 엔지니어링 개념의 보다 응집력 있는 프레젠테이션을 제공하는 방식으로 과정을 재구성하기 위해 향상된 참여 기회를 마련했다. 새로 설계된 과정은 적층 제조를 핵심적인 학부생 교과 과정에 통합했다. 실험실 활동은 현재 단일 물리적 플랜트, 즉 3D 인쇄 플랫폼의 실험적 셋업을 중심으로 구성된다.

B&R 솔루션으로 개발 시간, 복잡성 감소
B&R과 지난 2010년부터 밀접한 관계를 맺어온 위스콘신 매디슨 대학교의 메커트로닉스 실험실은 학생들에게 최신 자동화 기기와 기법에 접근할 수 있는 기회를 제공하고자 B&R의 솔루션을 채택했다.

위스콘신매디슨대학교의 메커트로닉스 실험실에 구비한 B&R의 3D 인쇄기는 탁월한 자동화 제어 기술을 자랑한다. 기계공학부는 각 실험실 작업대에 정교한 산업용 자동화 소프트웨어를 실행하는 자체의 융합 침적 모델링 3D 인쇄기를 갖췄다.

메카트로닉스 실험실의 에릭 오베르스타(Erick Oberstar) 부장은 새로운 자동화 기술 기기를 구현함으로써 프로그램을 더욱 향상시킬 수 있는 가능성을 확인하고, B&R과 만나기로 결정했다.

단일 시스템 내에서 범용 기계 제어뿐만 아니라 CNC 제어도 제공할 수 있는 B&R의 능력으로 인해 B&R은 실험실 요구사항에 대한 이상적인 동반자가 됐다. 오베르스타 부장은 “B&R에 의해 제공된 하드웨어와 소프트웨어 지원 수준은 간단하게 새로운 실험실 포맷의 개발을 실현했다”고 말했다.

실험실은 B&R의 솔루션을 구현함으로써 더 적은 자원을 가지고 더 많은 것을 달성할 수 있었다. 만약 B&R이 아니었다면, 이 대학교의 기계공학 팀은 그들의 모든 기기를 하드웨어, 소프트웨어와 함께 새로운 적층 제조 장비로 전환해야 하는 엄청난 부담에 직면했을 것이다. 그러나 CNC 라이브러리와 B&R의 Mapp 기술을 이용했기 때문에 프로그램 개발이 수월했다. B&R의 Mapp 기술은 모듈화된 컴포넌트를 이용해서 기계 소프트웨어를 작성하는데 걸리는 시간을 극적으로 감소시키는 개발 솔루션이다.

	위스콘신매디슨대학교 메커트로닉스 실험실에 설치된 B&R의 3D 인쇄기

표준적인 G 코드(Code) 명령은 이미 Mapp 컴포넌트에 내장돼 있기 때문에 팀의 개발 시간을 절약한다. 대신에 팀원들로 하여금 Mapp 라이브러리의 설정에 초점을 맞추도록 허용한다. 이는 센서와 액추에이터들의 집합을 이용할 수 있도록 한다. 오베르스타 부장은 “소프트웨어 개발과 배치 노력은 매우 빠른 속도로 진행됐다”면서, “우리는 실제 개발을 가을 학기 말에 시작해 봄 학기 중간에 완료했다”고 언급했다.

메카트로닉스 실험실에서 자동 제어 기술은 3D 인쇄기와 통합돼 학생들에게 실제 세계의 시나리오에서 하드웨어와의 보다 실무적인 상호작용을 제공한다. 학생들은 Automation Studio 소프트웨어 환경에서 코드를 작성할 때는 실제로 프로그래밍을 수행하며, 자신이 프로그래밍하는 동일한 기계 상에서 실제 인쇄된 부품을 생산한다. B&R은 실제 세계 애플리케이션을 기반으로 하는 훈련을 제공하기로 한 약속에 충실하기 위해 학기마다 메카트로닉스 실험실에 자동화 전문가를 파견한다. 전문가는 산업자동화에 대한 오늘날의 시장에 대한 논의를 이끌고, 기계 제어와 관련된 기술, 고용 및 산업 분야의 동향을 제시한다.

유연한 올인원 제어 솔루션
학생들은 제어, 가시화 및 모션 제어 기술을 단일 시스템에 조합시킨 B&R Power Panel과 유연한 ×20 입출력 시스템을 이용해 손쉽게 기계 로직, CNC 모션 제어 및 고급 온도 제어 기능을 구현하고 기계 상호작용을 위한 정교한 터치스크린 HMI를 이용할 수 있다. 모든 중요한 제어 관련 기능을 단일 시스템에 갖추는 이러한 발전된 기능은 실험실 환경에 이상적이다. 여기에서 학생들은 몇 개월의 짧은 기간 동안 다양한 주제에 노출된다.

학생들은 새로운 실험실에 아주 만족스러워한다. 3D 인쇄기 시스템은 큰 성공을 거둬 기계공학부는 B&R 자동화 기술을 기반으로 하는 새로운 의학 관련 실험실 애플리케이션을 올해 교과 과정에 도입할 계획을 세웠다. 오베르스타 부장은 “우리는 수백 명의 학생에게 깊은 인상을 남겼다”면서, “앞으로도 기계공학 자동화 프로젝트를 B&R 제어 솔루션과 함께 진행할 것”이라고 강조했다.

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