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hyperMILL^®의 5축 전략 및 CAM 자동화로 수익성 있는 공구 제작과 시제품 제작을 지원한 사례

Aesculap AG는 수술 기구, 임플란트 및 광범위한 부속품의 가장 중요한 제조업체 중 하나입니다. 세계 시장에서 성공적인 지위를 유지하기 위해, 독일 투틀링엔에 기반을 둔 이 회사의 최우선 과제는 자체 공구 제작 및 시제품 제작으로 높은 수준의 부문별 통합을 이루는 것이었습니다. 이러한 영역에서의 핵심 요소는 굴지의 5축 전략과 hyperMILL^® AUTOMATION 센터로 인해 프로그래밍과 가공 모두에서 시간과 비용을 절약할 수 있는 OPEN MIND의 hyperMILL^®을 통한 CAM 프로그래밍입니다.

의료 기기 제조는 성장하고 있는 분야입니다. 그러나 회사들은 막대한 시간과 비용의 압박을 느낍니다. B. Braun Group에 속해있는 Aesculap AG는 최초 테스트와 시험을 위해 모든 새로운 Aesculap 제품 개발품을 가상으로 형상화하는 고성능 시제품 부서를 통해 이런 문제를 초기 개발 단계에 대처하고 있습니다. 또한 투틀링엔의 주요 공장에 위치한 굉장히 다용도인 공구 제작 샵도 최적 단가를 보장하는 데 아주 중요합니다. 프로그레시브 다이, 사출 성형, 단조 공구, 딥 드로잉 다이, 클램핑 기기와 특수 가공 공구까지 여기에서 생산됩니다.

항상 혁신에 적극적인 Hans Keller가 수년간 양쪽 영역을 담당해왔습니다. "기계나 공구 또는 소프트웨어와 관계없이 우리는 시장이 어떻게 발전되는지 주의 깊게 보고 있으며, 프로세스 플로, 품질, 비용 효율을 향상할 수 있다고 생각되면 투자합니다. 결과적으로 우리가 가진 모든 장비 면에서 시제품 제작과 공구 제작에 관해 매우 진보하게 됐죠."

Frank Fedtke가 몇 년간 5축 프로그래밍을 갖춘 다양한 소프트웨어를 비교한 후에 2013년 Aesculap는 OPEN MIND Technologies AG의 hyperMILL^® CAM 시스템을 시제품 제작 부서에서 테스트해보기로 결정했습니다. Fedtke에 따르면 hyperMILL^®는 이미 당시 5축 가공 프로그래밍을 선도하는 솔루션으로 명성이 높았습니다. "제게 이 CAD/CAM 시스템은 다양한 구성 요소를 생산해야 하는 시제품 제작에 이용하기에 이상적인 시스템으로 보였습니다. 왜냐하면 그때에도 hyperMILL^®은 각각의 지오메트리와 각 기계에 적합한 가공 경로를 생성할 수 있는 다양한 틸트 전략을 제공했기 때문입니다. 또한 우리는 5축 프로그래밍 경험이 많지 않았기 때문에 명료하고 직관적인 사용자 인터페이스가 잘 맞았습니다."

따라서 시험판에 이어 두 개의 라이선스를 구매했고 머지않아 성공하게 되었습니다. 단 1년 뒤에 그 투자는 성과를 거뒀습니다. 추가적인 라이선스가 뒤를 이었습니다. OPEN MIND가 제공한 가공 전략의 범위 또한 증가했으며 지속적으로 증가하여 오늘날 모든 요구 사항을 충족하게 되었습니다. "초기에 우리는 거의 모든 새 개발품을 단일 파트 또는 소량으로 생산합니다."라고 Fedtke는 설명합니다. "여기에는 파워 시스템을 위한 하우징, 모터, 기타 구성 요소뿐만 아니라 수술적 요소 즉 전기로 작동되는 공구를 포함합니다." 시제품 제작은 또한 특수 임플란트(무릎, 고관절, 척추)도 담당합니다. 이들은 거의 항상 3D 프린팅에서 생산되고 나서 가공됩니다.

Aesculap의 시제품 제작자들도 특수 무릎 임플란트 가공에 hyperMILL^® MAXX Machining 패키지의 "탄젠트 정삭" 전략을 즐겨 사용합니다. "원뿔형 배럴 공구를 사용함으로써 시간을 줄일 수 있고 또한 대퇴골 구성 요소의 내부 서피스에 필요한 병행도를 더 쉽게 얻을 수 있습니다."라고 Frank Fedtke는 설명합니다.

애플리케이션의 이상적인 분야: 공구 제작

시제품 제작에서 얻은 처음의 경험 이후에 공구 제작 역시 초기 단계에서 hyperMILL^®로 바뀌었습니다. Frank Fedtke가 확인한 바에 따르면 오늘날 여기서도 여러 라이선스를 사용합니다. "계산 시간 절약뿐만 아니라 프로그래밍, 궁극적으로 가공에서도 상당한 절약을 이룰 수 있습니다.
"소위 멸균 컨테이너를 위한 딥 드로잉 공구가 일례입니다. 이는 임플란트와 수술에 필요한 모든 공구들이 담겨 멸균 상태에서 전달되는 상자입니다. 공구 제작 매니저인 Hans Keller는 설명합니다: "이러한 컨테이너는 수요가 아주 높습니다. 이러한 딥 드로잉 공구용으로 1년 반 만에 약 37톤의 소재를 처리했습니다." CAM 전문가인 Fedtke는 이렇게 말합니다. "과거에는 높은 서피스 품질이 필요했기 때문에 깊은 캐비티의 5축 동시 가공 경로를 프로그래밍하는데 상당한 문제가 발생했습니다. 계산 시간은 12시간이 넘었고 계산이 중단되지 않고 계속 작동할지에 대해 항상 안절부절못했었죠. hyperMILL^® 덕택에 이제 단 8시간 반이면 프로세스하기에 신뢰할 만한 NC 프로그램을 얻을 수 있습니다."

단조 다이 생산 자동화

Aesculap Toolmaking이 가장 최근에 투자한 라이선스는 복잡한 프로세스 워크플로를 표준화하고 자동화하는 데 사용하는 OPEN MIND의 hyperMILL^® AUTOMATION Center에 관련되어 있습니다. 기능적인 면에서 피처 및 매크로 기술에 기반하였으나 그 자동화 옵션과 기능은 이를 뛰어넘습니다.
하지만 우선, 자동화된 프로그래밍이 필요한 이유를 살펴보겠습니다. Aesculap는 주로 사이즈와 지오메트리 상세 정보가 다른 대략 200개의 다른 표준 고관절 보형물을 제공합니다. Aesculap는 이를 제조하기 위한 많은 수의 단조 다이가 필요한데, 즉 오른쪽 및 왼쪽 고관절에 대해 상부 및 하부 다이 각각 1개(사전 및 정삭 다이와 재압용)가 필요합니다.
최근까지 공구 제작자는 이를 이중 셔틀 테이블이 있는 5축 가공 센터에서 제조했습니다. 작업자가 적은 야간 및 주말 근무를 활용하기 위해 기계에 자동화된 6팔레트 로딩/언로딩 시스템을 추가하였습니다. 또한 훨씬 더 효율적인 가공을 보장하기 위한 새로운 공구도 선택했습니다. 결과적으로 총 1,800개의 가공 프로그램을 재작성해야 했습니다. 각 프로그램을 수동으로 작성하는데 2시간이 걸리므로 전체 프로그래밍에 3,600시간이 걸립니다.

추천: "부품군을 가공해야 할 때 프로그래밍 프로세스를 자동화는 언제나 할만한 가치가 있습니다. 원칙적으로, 사이즈가 다르고 가공할 서피스, 홀, 나사 등의 수와 형상도 다른 여러 유사한 구성 요소를 프로그래밍하는 것이 가능해야 합니다." hyperMILL^® AUTOMATION Center Advanced에서 사용자는 5축 3차원 피치가공이나 다른 전략과 같이 특정한 지오메트리에 대해 사용하고자 하는 작업이 무엇인지 지정할 수 있으며, 소재 위치와 클램프 방법까지 지정할 수 있습니다. Michael Greisinger는 이렇게 말합니다. "당사의 자동화 환경은 모든 hyperCAD^®-S 명령어와 hyperMILL^® 명령어에 액세스하고 사용자 정의할 수 있습니다. 기본적으로 클릭할 수 있는 모든 것을 자동화하는 데 사용할 수 있죠."

프로그래밍 시간은 2시간에서 12분으로 줄었습니다.

프로젝트에 관련된 Aesculap측 관계자는 애플리케이션 엔지니어인 Thilo Hagen였습니다. Thilo는 이 결과를 보고 완전히 납득했습니다. "hyperMILL^® AUTOMATION Center로 우리는 프로그래밍 시간을 12분으로 줄일 수 있었습니다." "hyperCAD^®-S와 hyperMILL^®로 작업하는 데 익숙해진 사람들은 AUTOMATION Center Advanced로 작업하는 데에 어려움이 없을 겁니다."라고 Hagen은 확신에 차 말합니다. "저는 3일간의 현장 워크숍에 참석해서 저희 프로젝트에 AUTOMATION Center를 사용하는 방법을 배웠습니다. 이후에 제가 개발했던 스크립트를 바로 생산적으로 사용할 수 있었습니다. 그리고 결과는 놀라웠습니다. 전체 워크플로가 저장되고 향후 구성 요소에 적용할 수 있습니다. STEP 파일 로딩부터 NC 프로그램 완성까지 모든 과정이 완전히 자동으로 몇 초 만에 진행됩니다."
따라서 작년 소프트웨어 구입은 그저 형식적인 절차였습니다. 그 이후로 Thilo Hagen은 다양한 범위의 7개 프로젝트에 자동화 공구를 사용했습니다. "여기에는 워터젯 치공구나 고관절 보형물용 물림 부분 가공과 같은 덜 복잡한 구성 요소가 포함됩니다. 가장 최근 프로젝트인 샤프트 커버 프로그래밍은 이미 더 까다롭습니다. 대신 시간을 더 절약할 수 있게 되죠.”

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