자동차 부품 생산에서는 금형과 다이가 중요한 역할을 하며, 최종 제품의 품질과 성능을 확보하기 위해 정밀한 사양에 맞춰 제작되어야 합니다.

주요 차체 패널용 금형과 다이를 개발하는 과정은 여러 핵심 단계를 거치며, 여기에는 다이 설계, 패턴 제작, 주조, 가공 및 시험(tryout)이 포함됩니다. 이 중에서도 제작 단계는 가장 많은 비용과 시간이 투입되는 과정으로, 효율적인 품질 관리와 검사가 필수적입니다.

기존의 검사 방식은 일정 수준에서 효과적이지만, 미세한 디테일과 복잡한 형상을 정확하게 측정하는 데는 한계가 있습니다. 3D 스캐닝 기술은 이러한 한계를 극복하고 검사 과정을 보다 정밀하고 효율적으로 개선하는 데 중요한 역할을 합니다.

자동차 금형 및 다이 검사에 고정밀 3D 스캐닝을 도입하면 제조업체는 높은 수준의 정확도, 생산 효율성, 그리고 신뢰성을 확보할 수 있습니다.

이번 글에서는 3D 스캐닝이 자동차 다이 검사의 정밀도를 어떻게 향상시키는지 살펴보고, 품질 관리 강화, 다운타임 최소화, 그리고 자동차 제조 분야의 혁신 촉진에 기여하는 방안을 탐구합니다.

금형 및 다이 측정의 어려움

대형 구조물과 이동 제한: 금형과 다이는 크기가 커서 기존의 전용 측정실로 옮기는 데 어려움이 따릅니다.

복잡한 형상: 언더컷, 날카로운 모서리, 깊은 캐비티, 정밀한 디테일까지 다양한 요소를 포함하고 있어 기존 측정 방식으로는 세밀한 데이터를 얻기가 어렵습니다.

반사 표면 문제: 금속 금형의 높은 반사율로 인해 측정 시 노이즈가 발생할 가능성이 있어 정확한 데이터 캡처가 어렵습니다.

금형 및 다이 측정의 중요성

정밀한 검사는 금형과 다이가 원래 설계와 일치하는지 확인하는 데 필수적입니다. 가공 과정에서 발생한 오차는 다이 조립뿐만 아니라 시험(tryout) 과정에서 양품 패널 생산에도 영향을 미칠 수 있습니다. 조립 또는 시험 단계에서 치수 오차가 발견되면, 다이 생산 일정이 며칠에서 몇 주까지 지연될 수 있습니다.
오차가 발견되면 제작이 중단되며, 원인 분석을 위한 정밀한 검토가 진행됩니다. 이러한 공정 오류로 인한 지연을 방지하려면, 다이에 대한 정확한 검사가 필수적입니다.

3D 스캐닝을 활용한 치수, 평탄도 및 결함 평가

이번 프로젝트에서 고객사는 자동차 스탬핑 부품 생산에 사용되는 다이를 검사해야 했습니다. 목표는 기하학적 치수 및 평탄도를 측정하고, 결함을 확인하는 것이었습니다.

도전

다이의 크기와 무게로 인해 이동이 어려워, 작업 현장에서 직접 측정해야 했습니다.

다이는 곡면, 구멍, 오목-볼록한 부분, 날카로운 모서리 등 복잡한 형상을 가지고 있어 기존 측정 도구로 접근하기 어려운 장애물과 사각지대가 존재합니다.

또한, 금형의 반사 표면은 3D 레이저 스캐닝에 영향을 미쳐 측정 정확도와 정밀도를 저하시킬 수 있습니다. 이 외에도, 고객이 스캐닝용 스프레이나 마커 부착을 허용하지 않았다는 점도 고려해야 했습니다.

3D 스캐너 : TrackScan - Sharp

TrackScan-Sharp 광학 3D 측정 시스템을 사용하여 금형의 물리적 형상을 캡처했습니다. 이 시스템은 최대 6미터의 트래킹 거리, 49 m³의 스캔 범위, 최대 0.049mm의 공간 정확도를 제공하여 광학 측정을 새로운 차원으로 끌어올렸습니다.

워크 플로우

레이저 스캐닝: 3D 스캐너가 금형의 표면을 스캔하여 포인트 클라우드 데이터를 생성합니다.

데이터 처리 및 병합: 스캔한 포인트 클라우드 데이터를 소프트웨어에 가져와 불필요한 데이터를 제거하고, 여러 개의 스캔 데이터를 병합하여 하나의 3D 모델을 만듭니다.

편차 분석 : 생성된 3D 모델을 원본 CAD 모델과 비교하여 설계와의 차이를 분석하고, 품질 문제를 확인합니다.

3D 스캐닝의 장점

현장 측정: TrackScan-Sharp는 휴대가 가능하며, 측정 장소의 진동, 온도 변화, 습도, 광량에 관계없이 정밀한 측정을 수행할 수 있습니다.

뛰어난 성능: TrackScan-Sharp는 광학 트래킹과 고급 알고리즘 덕분에측정 물체에 스캐닝용 스프레이나 마커를 부착할 필요가 없습니다.

효율적인 워크플로우: 49m³의 측정 볼륨과 높은 측정 속도를 제공하여, 3D 스캐너는 효율적인 워크플로우를 보장합니다. 스캐닝부터 최종 검사 보고서 생성까지 전체 측정 과정은 단 40분 만에 완료되었습니다.

대형 금형 검사

프로젝트 목표

이 프로젝트의 주요 목적은 KSCAN-Magic 3D 레이저 스캐너를 사용하여 자동차 루프 다이를 종합적으로 검사하는 것입니다. 주요 목표는 편차 및 결함을 감지하여 전반적인 제조 공정의 효율성을 향상시키는 것입니다.

대형 금형 검사에서의 도전 과제

크기와 복잡성: 자동차 루프 다이는 크기가 크고 형상이 복잡하여 기존 측정 도구로 정밀하게 검사하기 어렵습니다.

정밀도 요구 사항: 자동차 부품이 정확하게 조립되고 원활히 작동하려면 미세한 오차까지 감지할 수 있는 고정밀 측정 도구가 필요합니다.

데이터 관리: 검사 과정에서 생성되는 데이터를 효율적으로 관리하고 분석하여, 이를 기반으로 실무에 적용할 수 있는 유용한 인사이트를 도출하는 것이 중요합니다.

3D 스캐너: KSCAN-Magic

KSCAN-Magic 3D 스캐너는 최대 0.020mm의 높은 정확도로 정밀한 3D 데이터를 캡처하는 데 뛰어납니다. 다양한 크기와 재질의 물체를 스캔할 수 있는 뛰어난 성능을 갖추고 있으며, 빠른 스캔 속도로 신속한 데이터 수집이 가능합니다. 또한, 직관적인 인터페이스와 뛰어난 휴대성 덕분에 다양한 환경에서 적합하게 사용할 수 있습니다.

워크 플로우

데이터 캡처: 자동차 루프 다이의 전체 표면을 스캔하여 정밀한 3D 데이터를 캡처합니다. KSCAN-Magic은 높은 정확도와 빠른 스캔 속도를 제공하여, 크고 복잡한 금형도 빠르고 정확하게 스캔할 수 있습니다.

데이터 처리: 3D 소프트웨어를 사용하여 데이터를 처리하고, 스캔된 데이터를 정렬 및 병합하여 완전한 3D 모델을 생성합니다.

분석: 스캔된 3D 데이터를 원본 CAD 설계와 비교하여 편차나 결함을 식별합니다. 소프트웨어는 치수 정확도, 표면 품질 및 기타 중요한 요소에 대한 상세한 보고서를 제공합니다.

장점

사용 용이성: KSCAN-Magic은 사용자 친화적인 특성 덕분에 작업자가 신속하게 학습하고 효율적으로 검사를 수행할 수 있습니다.

효율성: 빠른 스캔 속도를 제공하는 KSCAN-Magic은 검사 시간을 단축시켜 생산 일정을 유지하는 데 도움을 줍니다.

높은 정확도: KSCAN-Magic의 높은 정확도는 최대 0.020mm까지 매우 작은 결함이나 편차도 정확하게 검사할 수 있도록 보장합니다. 또한, 내장된 포토그래메트리 시스템은 측정 정확도와 안정성을 향상시킵니다.

유연한 작동: 3D 스캐너는 다양한 각도와 거리에서 금형을 스캔할 수 있으며, 작업장 진동의 영향을 받지 않습니다. 또한 휴대가 간편하고 가벼워 출장 중에도 손쉽게 휴대할 수 있습니다.

보고서 생성: 전문 스캐닝 소프트웨어는 3D 데이터를 원본 CAD 모델과 비교하여 편차를 보여주는 컬러 맵을 생성할 수 있습니다.

결론

자동차 제조에서 금형 및 다이 검사를 위한 3D 스캐닝 기술의 도입은 생산 효율성, 품질 관리 및 비용 절감에 큰 도움이 됩니다.

TrackScan-Sharp와 KSCAN-Magic과 같은 첨단 3D 스캐너를 활용하면, 기업들은 정밀하고 실시간으로 종합적인 검사 결과를 얻을 수 있으며, 이를 통해 금형과 다이가 최고의 품질과 정밀도 기준을 충족하도록 보장합니다.