자이스 기술 지원을 받는 화성 탐사 로봇 프로젝트

Andrew Tool & Machining Inc.에서는 3차원 측정기가 제조 공정의 핵심 요소이지만 복잡한 측정, 엄격한 공차, 열 처리, 그리고 아주 촉박한 시간을 요하는 프로젝트를 맡은 적은 단 한 번도 없었습니다. 앤드류 툴의 목표는 MSL(Mars Science Lab) 프로젝트의 계약을 수주하는 것이었습니다. 그리고 자이스의 3차원 측정기가 그 꿈을 실현하였습니다.

칼 자이스는 이미 앤드류 툴의 자매회사인 슈페리어 툴(Superior Tool)에서 그 역량을 입증한 바 있습니다. 앤드류 툴의 Bruce Hanson 사장에 따르면 "슈페리어 툴에서는 PRISMO 3차원 측정기가 품질관리부의 중추적인 역할을 맡고 있습니다. 제 목표는 앤드류 툴에서도 이를 기반으로 삼아 그와 같은 효과를 재현하는 것입니다." 앤드류 툴은 30년 넘게 아주 간단한 기하 요소에서부터 가장 복잡한 것에 이르기까지 모든 품목을 취급하고 있는 독보적인 기계 제작업체입니다. 앤드류 툴의 주요 고객은 극도로 엄격한 공차를 요소하는 부품이 사용되는 항공우주, 방산, 의료, 마이크로 전자 공학 업계의 기업입니다.

최근 MSL의 복잡한 새 프로젝트에 따라 새로운 화성 탐사선인 Curiosity에 사용될 액추에이터(기어박스)를 제작해야 합니다. 새로 제작될 이 탐사선의 무게는 이전 탐사선인 Spirit나 Opportunity보다 5배나 무거운 10,000lbs이고 탑재되는 과학 장비의 무게도 10배 이상 무겁습니다. 따라서 추진 장치의 마력과 토크가 더 우수해야 하고 바퀴도 이전 탐사선보다 훨씬 더 커지게 됩니다. NASA 엔지니어들은 이런 변화가 Spirit에서 현재 발생하고 있는 모래 언덕을 넘지 못하는 문제를 해결하는 데 도움이 될 것으로 믿고 있습니다.

NASA의 새로운 액추에이터 설계를 성공으로 이끌기 위해 앤드류 툴은 다수의 파라미터를 충실히 반영해야 했습니다. 대부분의 부품은 포켓이 매우 깊고 지름이 작습니다. 뿐만 아니라 공차가 극도로 엄격하고 상당수는 톱니바퀴의 피치 지름이 서로 달라 어려움이 많았습니다. 게다가 비교적 큰 치수인데도 위치 공차는 0.0005mm, 제어 공차는 0.002mm, 치수 공차는 0.0025mm 미만에 불과하여 더욱 까다로웠습니다. 이 모든 사항이 18개월이라는 짧은 납기와 AS9100 인증이라는 요규 조건과 맞물리면서 앤드류 툴은 3차원 측정 기능의 정확도와 속도를 개선하는 일에 집중해야 했습니다. 따라서 앤드류 툴은 ZEISS ACCURA와 VAST XT gold 액티브 스캐닝 센서를 구매하기로 결정했습니다.

새로운 기계를 생산 공정에 도입하면 사용 방법을 익히는 시간이 걸리기 마련입니다. "자이스 ACCURA가 정확하며 이해하기 쉬운 공정 진행 보고서를 적시에 제공한 덕분에 프로젝트를 조정하기가 수월했습니다. 적절한 검사만큼 공정 개발 및 준비에 지대한 영향을 미치는 것도 없습니다."라고 앤드류 툴의 품질 관리 엔지니어 Bryant Broderick은 설명합니다. 프로젝트에는 4개부터 12개 이상까지 다양한 개수의 장비 부품과 14개 부품 번호가 사용되었습니다. 온도 보정 기능은 공작 기계에서 직접 부품을 검사해서 결과를 툴링 제작자에게 전달할 수 있기 때문에 특히 유용했습니다. 1도당 팽창 계수가 0.14µm였기 때문에 단 몇 도의 차이로도 합격과 불합격이 결정될 수 있었습니다. “ACCURA 덕분에 이와 같은 공정 전체가 놀라울 정도로 수월해졌습니다.”

CALYPSO의 강력한 보고 기능은 NASA가 요구하는 AS9100 인증 절차에 너무나도 큰 도움이 되고 있습니다. 이 인증을 위해 제조 공정 전체의 각 부품에 관한 모든 중요 계획을 문서화해야 했기 때문에 전반적인 프로그램 관리에 많은 시간을 투입했습니다. 이 모든 정보는 각 부품이 어떤 지점에 있는지 명확히 알 수 있는 부품 일련 번호와 함께 스프레드시트로 저장됐습니다. CALYPSO 소프트웨어는 부품을 측정할 때마다 간단하게 정보를 전자 형식으로 기록했습니다. “부품 세부사항에 대한 구술 정보는 아무런 의미도 없습니다. 문서화된 데이터야말로 무엇보다 중요합니다.”라고 영업 및 마케팅 책임자 Don Felix는 강조합니다.

Felix에 따르면 “칼 자이스가 없었다면 성공하지 못했을 겁니다. 자이스로 인해 얻은 이득은 실로 막대하며 3차원 측정기를 사용할 때마다 매번 좋은 결과를 거두고 있습니다." 심지어 몇 가지 MSL 액추에이터 부품 사용을 지켜본 NASA 협력업체가 앤드류 툴의 새 고객이 되기도 했습니다. 이 새로운 고객은 부품의 정밀도와 정교함에 깊은 인상을 받아 앤드류 툴과 즉시 계약하기로 결정했습니다. 앤드류 툴은 자이스 3차원 측정기 덕분에 향상된 데이터 신뢰도에 힘입어 이와 같은 새로운 도전을 기꺼이 받아들이게 되었습니다.

미국 미네소타(Minnesota)주 미니애폴리스(Minneapolis)에 본사를 둔 앤드류 툴(Andrew Tool & Machining)은 제품 개발 공정에 주력하는 기업입니다.