품질 검사를 위한 프로브 툴링(Tooling)

수년 전부터 자이스 3차원 측정기로 부품을 효과적으로 검사하고 있는 GM Casting Engine & Transmission Center는 최근 들어 북미의 여러 공장이 참여하는 한 프로젝트를 위해 3차원 측정기에 사용할 맞춤형 프로브 툴링 설계 및 제조 시간을 단축하고 관련 작업 공정을 표준화할 방안을 모색하고 있었습니다. GM은 칼 자이스의 SSC(Stylus System Creator)와 최신 ThermoFit Pro 구성요소를 도입한 덕분에 유연한 스타일러스 시스템과 스타일러스 시뮬레이션을 이용하여 첨단 프로브 툴링을 제작할 수 있게 되었습니다.

GM Casting Engine & Transmission Center의 3차원 측정기 및 게이지 엔지니어링 팀은 약 10명의 3차원 측정기 프로그래머와 엔지니어로 구성되며, 차세대 실린더 V8 엔진 4종 전체의 품질 검사를 담당하는 북미 연구소를 지원하고 있습니다. 미국, 멕시코, 캐나다의 여러 생산 현장에서 진행되는 이 프로젝트를 위해 150대에 육박하는 자이스 3차원 측정기가 전담 배치되었는데 그 중 대부분이 ACCURA와 PRISMO입니다. 이 팀은 3차원 측정기 프로브 툴링을 설계하고 이 새 프로젝트에 사용될 검사 프로그램을 제작하는 팀으로, 모든 장소에서 구성요소를 더욱 손쉽게 재현하고 프로브 툴링 설계 및 제조 시간을 단축하며 제품 변화에 맞춰 간단하고 빠르게 프로브 툴링을 수정할 수 있기를 원했습니다.

칼 자이스 3차원 측정기 사업부 산하의 칼 자이스 3D Automation은 2010년에 GM Casting Engine & Transmission Center를 처음으로 방문해서 회전식 관절형 장치로 프로브를 확장하는 새로운 방법을 소개했습니다. GM은 내열성과 탄소 튜브 설계에 만족했지만 멀리 떨어져 있는 검사 연구소의 업무 관리를 수월하게 하기 위해 고정식 확장 장치를 선호했습니다. 또한 GM은 프로브 구성을 변경해야 할 경우에 대비해 어느 정도의 호환성도 원했습니다. GM이 이 차세대 프로젝트를 위해 구매했던 3차원 측정기는 특정 구성요소의 수명 주기에 한정되어 있었습니다. 수명 주기는 제품 라인에 따라 5년, 10년 혹은 그 이상이 될 수 있기 때문에 GM은 오랫 동안 사용할 수 있고 프로젝트가 완료된 이후에도 재사용할 수 있는 내구성 강한 프로브 시스템을 원했습니다. 칼 자이스 3D Automation은 GM과의 협업과 프로브 툴링 샘플 테스트를 거친 끝에 2011년에 ThermoFit Pro라는 차세대 프로브 툴링을 개발해서 출시했습니다.

GM Casting Engine & Transmission Center는 2011년 6월에 ThermoFit Pro 모듈을 처음 사용하기 시작했습니다. GM은 CAD로 맞춤 설계 작업을 거칠 필요 없이 새 제품 라인이 지원하는 CALYPSO 스타일러스 시뮬레이터를 이용하여 가장 복잡한 스타일러스 시스템도 구현할 수 있습니다. CALYPSO 소프트웨어에서 상응하는 각도 값을 선택하는 간단한 방법으로 포괄적 각도 블록을 원하는 각으로 수정할 수 있습니다. 그러면 반가공 부품으로부터 실제 각도 블록이 빠르게 제조됩니다. 완성된 각도 블록은 칼 자이스가 가공하거나, 필요한 경우 반가공 부품이 비축되어 있는 GM의 툴링 공장에서 직접 가공할 수 있습니다. 모든 각도 블록에는 손쉬운 문서화와 재주문을 위해 ZEISS 부품 번호가 인쇄됩니다.

SSC(Stylus System Creator)에서 현장 엔지니어가 모든 작업을 수행할 수 있으므로 CAD 엔지니어나 도면이 전혀 필요하지 않습니다. ThermoFit Pro 모듈을 이용한 CALYPSO 시뮬레이션과 SSC(Stylus System Creator)의 개발 능력은 정말 인상적입니다."라고 GM Casting Engine & Transmission Center의 수석 제조 기술자 Craig Wegienka는 말합니다. "SSC(Stylus System Creator)를 이용해서 프로젝트에 필요한 전체 블록과 헤드 툴링 세트를 제작할 수 있었습니다. 또한 CALYPSO에서 각 프로브 구성을 개별적으로 시뮬레이션해서 툴링을 검사하는 일도 가능했습니다. 시뮬레이션을 통해 모든 툴링이 제 효과를 발휘하는 것을 확인할 수 있었습니다.”

“이 모든 다양한 옵션과 손쉬운 사용법 덕분에 프로브 툴링 설계 및 제조 시간이 40% 가량 단축됐습니다.”라고 Craig는 설명합니다. “프로브 구성요소를 수정하더라도 재사용할 수 있어서 시간 뿐만 아니라 비용도 절감됩니다.”

직원들의 기술 수준이나 예비 부품 가용 여부가 다르기 때문에 생산이 지연될 수 있습니다. 따라서 방갈로르(Bangalore), 상하이(Shanghai), 디트로이트( Detroit), 상파울루(Sao Paolo) 등 어느 공장에서 부품이 생산되든 동일한 품질 결과를 얻어서 제품의 일관성을 보증하는 일이 GM의 또 한 가지 중요 과제입니다. 더욱이 제품 설계를 변경하려면 문서 수정과 더불어 프로그램과 프로브 도구를 변경해야 합니다. 이제 GM은 ThermoFit Pro 모듈과 CALYPSO SSC(Stylus System Creator)를 이용해서 품질 제어 프로그램을 표준화하고 제품 출시 시간을 단축하는 한편, 모든 제품 변화에 발빠르게 대응할 수 있습니다.

미시간(Michigan)주 폰티악(Pontiac)에 위치한 GM Casting Engine & Transmission Center는 자이스 3차원 측정기로 부품을 검사하고 있으며, 북미의 여러 공장이 참여하는 한 프로젝트를 위해 3차원 측정기에 사용되는 맞춤형 프로브 툴링 설계 및 제조를 표준화했습니다.