3D 스캐닝을 활용한 대형 주조물의 가공 여유 분석

주조물의 정밀 가공에서 가공 여유량의 관리가 중요한 이유는 여러 가지입니다. 적절한 가공 여유량이 유지되지 않으면 작업 시간이 늘어나고, 이는 생산성 저하로 이어질 수 있습니다. 또한, 불필요한 재료 소비와 공구의 조기 마모, 에너지 낭비 등의 문제를 초래할 수 있습니다.

스캔테크는 이러한 문제를 해결하기 위해 다양한 3D 스캐닝 솔루션을 제공합니다. 휴대용 3D 레이저 스캐너, 인체 3D 스캐너, 자동 3D 측정 시스템 등을 통해 고객의 생산성을 높이고 품질 관리를 최적화하는 데 기여하고 있습니다.

특히, 대형 주조물의 형상을 정밀하게 측정하고 추가 가공에 필요한 여유량을 분석하는 데 있어, 트래커 기반 3D 스캐너인 TrackScan-Sharp가 효과적으로 활용됩니다. 이 스캐너는 대형 부품 측정에 적합하여, 정밀한 데이터 수집을 통해 가공 여유량을 정확하게 분석할 수 있습니다. 이를 통해 고객은 보다 효율적인 가공 프로세스를 구현할 수 있습니다.

TrackScan-P 시리즈 | 광학 3D 측정 시스템 - Scantech

주조 가공 최적화

Dongfang Electric Corporation 산하의 Dongfang Turbine Co., Ltd.는 대형 발전 설비의 연구, 설계 및 제조를 전문으로 하는 첨단 기술 기업입니다. 이 회사는 석탄 화력용 증기 터빈, 원자력 증기 터빈, 가스 터빈, 산업용 터빈뿐만 아니라 터빈 개조 및 유지보수, 신소재, 신재생 에너지 관련 제품도 취급하고 있습니다.

고객사는 주조 가공의 효율성을 높이기 위한 방안을 모색하고 있었고 주조물을 3D 스캐닝하여 CAD 모델과 비교함으로써 추가 가공을 위한 여유량이 충분한지 평가하는 것이 핵심 목표였습니다. 일부 표면에서 가공 여유가 부족할 경우, 해당 부위가 추가 가공이 가능한지 분석해야 하며, 가공이 어렵다면 두께가 부족한 영역을 식별하여 필요한 보완 용접량을 산출해야 합니다.

검사 완료 후 획득한 데이터는 CNC 가공 시 기준점 설정 및 위치 정렬을 위한 참고 자료로 활용됩니다.

이번 사례에서 측정한 주조물은 지름 약 6미터 크기의 증기 배기 후드로, 대형 구조물에 속합니다. 전체 형상을 스캔한 후, 가공 기준점 및 20개 위치의 구멍을 정밀하게 마킹하는 작업이 진행되었습니다.

수동 마킹의 한계

고객사는 주조물의 마킹을 수동으로 진행하여 가공 여유량을 확인하고 기준점을 찾기 위해 경험에 의존하고 있었습니다.

기존의 전통적인 방법은 효율성이 낮고 최적의 기준점을 찾는 데 어려움이 있으며, 부품의 위치를 조정할 때마다 새로운 기준점을 설정해야 하므로 많은 시간이 소모됩니다.

반면, 정확한 3D 모델을 바탕으로 한 가상 마킹은 마킹 위치와 여유량을 정확하게 식별할 수 있게 도와주며, 수작업 마킹에 비해 훨씬 더 정밀합니다. 수작업 마킹은 정확성이 떨어져 일부 적합한 제품을 불량으로 잘못 판단할 가능성이 있습니다.

3D 스캐닝이 주조물 제조에 미치는 영향

이 회사는 작업 시간을 단축하고, 가공 여유량을 정확하게 식별, 마킹을 최적화, 가공 속도를 개선하기 위해 SCANTECH에 문의했습니다. SCANTECH의 3D 기술을 활용한 작업 절차는 다음과 같습니다.

1단계: 스캔 (약 1시간 소요)
TrackScan-P 광학 트래킹 3D 스캐너를 사용하여 엔지니어가 주조물의 전체 형상을 스캔하고 고정밀 3D 모델을 생성합니다.

2단계: 비교 분석 (약 10분 소요)
스캔된 데이터는 주조물에서 발생한 형상 편차를 파악하는 데 사용됩니다. 엔지니어는 데이터를 CAD 모델과 비교하여 분석을 진행합니다.

• 가공 여유량이 충분한지 확인합니다.
• 여유량이 충분한 부분에서는 최적의 기준점을 설정합니다.
• 여유량이 부족한 부분에서는 수리해야 할 부위를 식별하고 용접량을 계산합니다.

3단계: 마킹 (약 2시간 소요)
고객은 소프트웨어를 통해 마킹을 가상으로 시뮬레이션하여 정확한 마킹 위치를 파악하고 잠재적인 문제를 사전에 식별할 수 있습니다. 엔지니어는 분석 결과를 바탕으로 가공이 필요한 구멍과 마킹 위치를 설정합니다.

4단계: 가공
최적화된 기준점과 구멍의 정확한 위치를 설정하여 효율적인 가공이 이루어집니다.

 

SCANTECH의 3D 솔루션의 특징

SCANTECH의 TrackScan-P 시스템은 휴대용 3D 스캐너와 트래커로 구성되어 있으며, 부품의 실제 형상을 정밀하게 측정하여 충분한 가공 여유를 확보할 수 있도록 합니다. 기존의 마킹 방식을 대체하는 기능을 제공하며, 캡처된 데이터를 활용해 가공 경로를 최적화하고 적응형 가공을 위한 데이터 기반을 제공합니다.

3D 스캐너의 인체공학적 설계

휴대용 3D 스캐너는 인체공학적으로 설계되어 사용자가 편리하게 원하는 방향에서 부품을 스캔할 수 있도록 도와줍니다. 스캐너는 축구공 형태의 프레임에 장착되어 있으며, 프레임 위에 배치된 마커들을 통해 다양한 방향으로 위치를 조정할 수 있습니다. 또한 항공우주 소재로 제작되어 가벼우면서도 강한 내구성을 자랑하며, 인체공학적인 디자인 덕분에 손목의 피로를 줄여 장시간 작업이 가능하고, 온도의 영향을 받지 않아 안정적인 성능을 유지합니다.

E-Track의 실용적인 설계

E-Track은 두 대의 카메라로 구성된 듀얼 카메라 시스템을 특징으로 하며, 카메라 간 거리가 900mm로 대형 부품의 측정이 가능합니다. TrackScan-P의 광학 트래커인 E-Track의 다잉내믹 트래킹 기능을 통해 3D 스캐너와 부품 간 위치를 자유롭게 조정할 수 있어 비접촉식 스캔 작업의 효율성을 크게 개선합니다. 진동에도 강한 안정적인 성능을 제공하며 유연하게 작동합니다.

종합 3D 스캐닝 솔루션 - Scantech

무선 휴대용 CMM Probe

무선 휴대용 CMM 프로브는 다양한 길이의 프로브를 제공하여 접촉식 측정을 수행하고, 고정밀 3D 데이터를 신속하게 수집할 수 있습니다. 이를 통해 마킹의 정확도를 확인하고, 부품의 실제 형상에 대한 정밀한 검사를 할 수 있습니다.

프로젝트 의의

이 3D 레이저 스캐닝 솔루션은 부품의 전체 형상을 빠르게 스캔하고, 가공 여유를 신속하게 분석하여 가공 설정을 최적화하는 데 중요한 역할을 합니다. 이를 통해 생산 효율성이 향상되며, 수리 용접이 필요한 영역을 사전에 식별하여 불량률을 줄이고 비용 절감에 기여할 수 있습니다. 가상 마킹 기능을 통해 마킹 효율도 향상되며, 분석 결과에 맞춰 가공 기준을 최적화하여 모든 가공 표면에 충분한 여유를 확보합니다. 이 솔루션은 제조업체가 요구된 사양을 충족하도록 지원하며, 제품의 품질을 보장합니다.

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