- 한국생산기술연구원, 디지털 유연성형 토탈 솔루션 개발

유연성형기술로 제작한 두개골 임플란트 및 성형 샘플.[한국생산기술연구원 제공]
유연성형기술로 제작한 두개골 임플란트 및 성형 샘플.[한국생산기술연구원 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 금속 성형은 공정 과정에서 제품의 형상이 조금만 바뀌어도 새로운 금형 제작이 필요해 시간과 비용이 많이 든다.

CNC 장비로 판재를 반복해서 누르는 방식으로 원하는 형상을 만드는 점진성형기술이 사용되고 있으나 성형 시간이 길고 압흔이 남는데다 강도 높은 소재에는 적용이 어려운 문제가 있다.

한국생산기술연구원은 추가 금형 없이 3D 설계 데이터만으로 맞춤형 생산이 가능한 ‘디지털 유연성형 토탈 솔루션’을 제시했다.

한국생산기술연구원 유연생산연구부문 박남수, 송정한 수석연구원 공동 연구팀은 시뮬레이션, 공정 최적화, 장비 제어기술을 통합해 기존 점진성형기술의 한계를 극복했다.

연구팀은 3D CAD 설계 데이터를 기반으로 성형 경로, 속도, 마찰 조건을 자동 산출·제어하는 기술을 개발했다.

시뮬레이션을 통해 소재의 물리적 특성을 정밀하게 분석하고, 점진적 성형 과정에서 발생하는 변형을 예측할 수 있어 최적의 가공조건을 도출할 수 있다.

3D CAD 설계 데이터를 CNC 장비가 이해할 수 있는 언어로 변환하는 G코드 자동 변환기술을 개발해 설계 데이터가 성형 공정에 바로 반영되도록 했다.

성형 공구의 반복적 접촉으로 인한 압흔문제를 해결하기 위해 진공 기반 성형 모듈도 개발했다.

진공 방식으로 판재를 고정해 성형 중 소재가 불규칙하게 움직이는 것을 방지하고 성형 압력을 균등하게 분산시켰다.

를 통해 공구 압력으로 인한 표면 손상을 줄이는 동시에 넓은 면적을 한 번에 성형할 수 있어 성형 시간을 단축할 수 있다.

연구팀은 또한 두 개의 CNC 장비를 실시간으로 동기화하는 제어 시스템을 개발하고, 장비 하단에 국부 열원 모듈을 적용해 성형 정밀도를 높였다.

이번 연구를 수행한 연구진. 김민기(왼쪽부터) 선임연구원, 송정한 수석연구원, 이호년 수석연구원, 윤형원 연구원.[한국생산기술연구원 제공]
이번 연구를 수행한 연구진. 김민기(왼쪽부터) 선임연구원, 송정한 수석연구원, 이호년 수석연구원, 윤형원 연구원.[한국생산기술연구원 제공]

두 개의 성형 공구가 상·하부에서 독립적으로 직동해 국부적으로 가해지는 힘을 제어할 수 있어 복잡한 형상도 세밀한 조정이 가능하다.

또한 특정 부위에 열을 가하는 국부 열원 모듈을 적용해 타이타늄, 마그네슘 등 성형이 어려운 소재도 정밀하게 가공할 수 있다.

이 기술은 자동차 부품, 가전제품, 의료기기 등 다양한 생산현장에서 기업들과 실증 테스트를 진행 중이다.

이호년 수석연구원은 “금형 없이도 복잡한 형상을 정밀하게 구현할 수 있어 기존 대량생산 방식과 달리 제품별로 맞춤형 유연생산이 가능하다”면서 “실증을 거쳐 실제 제조 현장에 적용하기 위한 테스트를 진행 중”이라고 밝혔다.


nbgkoo@heraldcorp.com