툴링 그룹의 다양한 요구를 충족하는 뛰어난 레이저 설비
최신 레이저 기술이 미시건 주 매디슨 헤이츠에 위치한 Diversified Tooling Group의 4개 계열사가 차량, 중트럭, 방위산업, 산업용 설비, 발전, 철도, 주조 산업 부문의 단일 소스 생산 솔루션 공급자로서 선두주자가 될 수 있는 도구가 되었습니다. 이름에서 볼 수 있듯, DTG의 다양한 역량에는 시제품 및 생산용 스탬핑 다이, 저용량 스탬프 부속 및 어셈블리, 고도로 설계된 부품의 제작, 가공 및 조립 등도 포함됩니다.
DTG는 3세 경영인이 경영하는 개인소유 기업입니다. 소유주 겸 사장인 존 J. 바소 (John J. Basso)가 설명했습니다. “1973년 아버지께서 직원 3명을 데리고 카피 밀링과 스탬핑 다이용 보조 공구를 생산하는 5000 ft2 (465 ㎡) 넓이의 작은 작업장을 열면서 사업이 시작되었습니다. 저는 1975년부터 참여했지요. 지금으로 넘어와서는 제 아들 존 마이클 바소 (John Michael Basso)도 회사의 소유주 겸 부사장이 되었습니다. 그리고 지금 우리 회사는 총 775,000 ft2 (72,000㎡) 면적의 설계 및 제조시설에서 425명의 숙련된 직원들이 일하는 회사로 성장했습니다.
Diversified Tooling Group의 4개 자회사는 Superior Cam, Midland Design, Bespro Pattern Inc., American Tooling Center Inc.입니다. DTG는 이 4개 회사를 통해 고객들에게 공구 및 다이 서비스 일체를 공급할 수 있습니다. “시제품 (프로토타입)은 Superior Cam에서 제작하고, 다이 설계는 Midland Design에서 진행합니다. 패턴은 Bespro Pattern에서 만들고, 스탬핑 다이 생산은 American Tooling Center에서 진행됩니다. 그리고 이렇게 생산된 다이는 북미 지역의 주요 자동차 제조사 OEM으로 판매됩니다.” 제조기술 책임자 마이크 오스틴 (Mike Austin)의 설명입니다.
오스틴이 이어 설명했습니다. “우리는 1급 툴링 공급자입니다. 우리가 오늘 우리 공구로 생산한 부속의 대부분은 높은 표면 품질이 필요한 차량이나 중트럭의 눈에 보이는 부속으로 사용되는 대형 A등급 부속들입니다. 우리 사업의 중요한 다른 부문은 바로 방산업 부문입니다. 20년 전부터 방산업에 뛰어들어 사업을 키웠고, 공구 및 다이 사업에서 자연스럽게 발생하는 생산역량의 과잉을 활용하기 시작했습니다. 군용 지상 차량에 사용되는 부속을 생산하기 시작한 것이지요. 가장 먼저 장갑재와 중량 금속 판재를 생산하는 것에서 시작했습니다. 그리고 이 사업이 바로 우리가 Prima Power의 레이저 커팅 설비를 처음 적용한 사업입니다. 다양한 군용 차량에 사용되는 박판 강재를 공급하고 있었기 때문에 2D 레이저 커팅이 필요했습니다. 타공 및 트리밍 가공을 위해서 3D 레이저 커팅도 필요했지요.”
DTG 소속 회사들은 시간이 흐르며 Laserdyne 초기 모델에서 시작해 2대의 Platino 2D 레이저, 4대의 Rapido 3D 레이저, 가장 최근에 설치된 Laser Next 5cnr 레이저까지, Prima Power North America (일리노이주 알링턴 헤이츠 소재)의 레이저 기술과 설비를 능숙하게 사용하게 되었습니다.
바소 사장이 말합니다. “2014년에 우리는 핫 스탬핑 프레스 작업에 도움이 될 작업 속도가 빠른 대형 5축 레이저가 필요했습니다. 여러 설비를 검토하는 과정에 다른 5축 설비와 로봇 레이저 커팅 설비, Prima Power의 Laser Next를 비교했습니다. 비교하는 과정에 주로 설비의 준비 용이성, 프로그래밍 용이성, 커팅 정밀도, 라인 트리밍 속도, 정비 용이성, 제조사 지원, 설비의 기술수준, 설비의 전체 주기 소요시간 등을 확인했습니다. 그리고 Laser Next가 다른 모든 경쟁사 제품을 가볍게 앞서면서 선택되었습니다.”
그리고 DTG는 그 해 FABTECH 쇼에 참여하여 북미 최초로 Laser Next를 구매하여 American Tool Center에 설치했습니다. “Laser Next 1530을 설치하고 시험한 후 공정 개발을 진행하면서 설비가 대단히 신속하게 작동한다는 점에 놀랐습니다.” 오스틴이 말했습니다.
“우리가 꿈꾸던 성능을 완벽하게 뛰어넘었습니다. 성능을 비교하자면, 특정한 부속을 절삭하는 데에 로봇은 2분, 경쟁 5축 레이저 제품은 1분이 걸렸습니다. Laser Next는 45초 걸렸습니다. 이런 성능의 차이가 결정적인 역할을 했습니다. 그 결정과 오랜 시간 Prima Power와 함께 일했다는 점 덕분에 최종 결정은 어렵지 않았습니다.” 그가 말했습니다.
Prima Power는 Laser Next를 설계할 때 판금 부속 커팅에 최적화된 제품에 대한 자동차 제조업계의 수요를 충족할 수 있도록 설계했습니다. Laser Next는 정비 과정을 줄이고 단순화하여 작동 정지 시간을 최소화하고, 정비 활동에 소요되는 전문화된 자원의 필요성도 낮추는 방식으로 설비의 작동 시간을 극대화했습니다.
Laser Next의 작업 범위는 3,050 x 1,530 x 612 ㎜이며, 3 kW나 4 kW 출력의 고휘도 파이버 레이저가 장착되어 있습니다. 컴팩트한 형태의 포커싱 헤드는 완전 밀봉되어 어떤 상황에서나 보호됩니다. 직접구동식 모터와 이중보호를 위한 안전 충격 보호 시스템 (Safe Impact Protection System, SIPS), 완전금속 센서, 초점위치 제어 기능도 탑재되어 있습니다. Prima Power는 서보 모터를 이용한 고정밀 다이나믹 턴테이블과 절대위치 인코더는 우수한 신뢰성과 안전성, 인체공학성을 발휘할 수 있다고 말합니다. 폐쇄 시간에는 테이블과 라이트커튼 사이의 거리가 짧아 안전하고, 빠르고, 더 편하게 로딩/언로딩 작업을 시행할 수 있습니다.
오스틴은 DTG의 핫 스탬핑 부속 사업에서 연구개발, 시제품 개발, 생산 공구 시험, 공정 개발 등에 Laser Next 1530을 주로 사용한다고 말했습니다. 레이저 커팅 개발과 저용량 생산도 여기에 포함됩니다.
“Laser Next 1530을 사용하면서 턴테이블이 로딩/언로딩 작업으로 인한 작업 중단 시간을 최소화하는 중요한 장점임을 알게 되었습니다. 부속의 로딩/언로딩 과정에 설비는 최소한의 시간만 멈추면 됩니다. 레이저 커팅에 소요되는 비용은 빔의 작동 시간에 따라 달라집니다. 로딩/언로딩 시간을 최소화하기 위해서 테이블 양면에서 툴링 없이 작동시키는 경우는 굉장히 드물게 나타납니다. “ 오스틴이 말했습니다.
“American Tooling Center는 일부 두꺼운 특수소재 커팅 작업 시에도 Laser Next 1530을 투입합니다.” 바소 사장이 말했습니다. “주 사용처는 다른 등급의 강재를 사용하는 핫 스탬핑 소재입니다. 이 설비는 속도 요건 측면에서 우수한 모습을 보였습니다. 반드시 필요한 모든 핫 스탬핑 가공 부속은 레이저 트림 과정을 거쳐야 합니다. 아무 트리밍 다이나 쓸 수 없습니다. 이 설비는 우리가 진행하는 모든 생산 활동을 잘 수행하고 있습니다.
2016년에는 다른 DTG 소속 회사인 Superior Cam에서 차체 측면 시제품을 만드릭 위한 대형 5축 레이저를 도입할 필요성이 생겼습니다. 바소 사장이 설명했습니다. “때문에 필요한 작업에 맞추어서 작업 구역이 더 넓은 Laser Next 2130을 구매했습니다. 현재 운용 중인 2대의 Laser Next 설비 모두 내구성과 신뢰성이 뛰어나고 작업 속도와 정확도도 훌륭합니다. 작업 중단 시간도 굉장히 짧습니다. 아주 잘 사용하고 있습니다.” Superior Cam의 공장장인 프랭크 델코프 (Frank Delkov) 씨는 회사가 Laser Next 2130을 도입하기 전에는 A등급 트럭의 도어 어셈블리를 생산하기 위해 두 대의 이산화탄소 레이저 설비를 운용했다고 말했습니다. “좌측 도어 외판을 만드는 데에 한 대, 우측 도어 외판을 만드는 데에 한 대씩 투입했습니다. 지금은 Laser Next 2130 한 대로 다 처리합니다.”
“지금 우리는 Laser Next를 이용해 가공물 하나로 우측 도어와 좌측 도어 외판을 모두 만들고 있습니다. 전에는 도어 외판을 하나 만드는 데에 3분이 걸렸는데 이제는 30초면 끝납니다.” 델코프 공장장이 말합니다. 덧붙여 “생산성이 크게 개선되었다”고 말했습니다.
“커팅 품질이 대단히 뛰어나 공장에서 사용하는 고압 압축공기만 사용하면 됩니다. 특수 가스가 전혀 필요하지 않습니다. 아주 큰 장점이지요. 단순하고, 효과적인데 품질은 뛰어납니다. 또 사용자 친화적인 설비이기도 합니다. 설비 운영 인원의 훈련도 사내에서 진행할 수 있을 정도입니다. 몇 주 정도면 현장 근무자 한 명을 Laser Next 운영 인원으로 투입할 수 있습니다.”
바소 사장이 말을 이었습니다. “Laser Next의 뛰어난 정확성과 반복성, 정밀도 덕분에 몇몇 다이와 타공 다이를 레이저 커팅으로 대체할 수 있었습니다. 고객들을 위한 더욱 경쟁력 있는 공정이 만들어진 셈입니다. 우리는 고객들에게 다른 방식으로는 생산이 불가능했을 부속의 소량 생산을 가능케 하는 부속과 공구류를 공급할 때가 많습니다. 이들 부속에는 콜드 스탬핑으로 생산된 부속과 핫 스탬핑으로 생산된 부속이 섞여 있습니다. 하지만 레이저 커팅이 없었다면 이런 부속을 만들 공구를 갖출 수 없었을 것입니다. 우리는 반복성과 정확성이 우수한 Prima Power Laser Next 2130과 1530을 이용한 레이저 커팅을 통해 콜드 스탬핑 생산 부속에 드는 트리밍 및 타공 다이에 소요되는 툴링 비용을 없애 소량 생산 투입을 줄일 수 있었습니다. 생산 비용은 다이 완성 공정과 비슷한 수준입니다.” 바소 사장이 설명했습니다.
“이 설비 덕분에 차량, 트럭, 방산업, 전문영역에서 사업활동을 할 기회가 열렸습니다. 이전에는 시제품을 만ㄷ르 때에만 사용하던 생산 공정입니다. 그리고 새 공정을 도입할 때, 언제든 Prima Power의 지원을 받을 수 있다는 점도 확신했습니다.” 바소 사장이 마무리했습니다.
