압력 용기 품질 평가를 위한 3D 스캔

안녕하세요~ 스캔테크입니다.

​

오늘은 압력용기를 3D 스캔하여 안전성을 향상시키는 사례를 소개할게요!

이번 사례에서 사용된 스캐너는 SIMSCAN 3D 스캐너에요.

스마트 3D 스캐너 | 종합 3D 스캐닝 솔루션 - SCANTECH

프로젝트 배경

압력 용기는 석유·가스, 화학 제조, 에너지 생산 등 다양한 산업에서 핵심적인 역할을 합니다.

이 용기는 고압이나 진공 상태에서 액체 및 기체를 안전하게 저장하고 운반하도록 설계되며, 제작 과정에서 안전성이 가장 중요한 요소로 고려됩니다.

설계 오류나 결함이 발생할 경우 폭발 또는 누출과 같은 위험한 사고로 이어질 수 있어, 압력 용기는 엄격한 안전 기준과 규정을 준수해야 하며 정기적인 검사가 필수적입니다.

이번 사례에서는 3D 스캔 기술을 활용하여 압력 용기의 품질 관리 프로세스를 어떻게 개선할 수 있는지 살펴봅니다.

전통적인 측정 방식의 한계

압력 용기의 치수 정확도와 기하학적 특징을 확인하는 것은 안전성을 확보하기 위해 필수적인 과정입니다. 기존에는 제조업체가 테이프, 캘리퍼 등의 측정 도구를 활용해 검사를 진행해왔습니다. 그러나 압력 용기는 대형이면서 복잡한 구조를 갖고 있어, 여러 명의 작업자가 측정에 참여해야 하며, 이로 인해 결과의 일관성이 떨어지고 시간이 많이 소요되는 경우가 많습니다.

압력 용기의 주요 측정 부품

압력 용기의 품질과 안전성을 평가하려면 반드시 확인해야 할 요소들이 있습니다. 대표적으로 용접부의 상태, 볼트 구멍의 위치 및 직경, 그리고 전체적인 형상 편차 등이 포함됩니다. 이를 통해 설계 기준을 준수하고 구조적 안정성을 확보할 수 있습니다.

3D 스캐닝 프로세스

압력 용기의 기하학적 특징을 캡처하기 위해 SIMSCAN 3D 레이저 스캐너가 사용됩니다. 이 스캐너는 대상 표면에 레이저를 조사하여 데이터를 수집하며, 이를 바탕으로 3D 포인트 클라우드를 생성해 물체의 형상을 정밀하게 디지털화합니다.

3D 스캔 데이터와 솔리드 모델 비교

3D 스캔이 완료된 후에는 획득한 데이터를 압력 용기의 3D 솔리드 모델과 비교하는 과정이 진행됩니다.

솔리드 모델은 압력 용기의 내부 구조와 외부 형상을 모두 포함하고 있으며, 이를 기반으로 물리적 특성을 시뮬레이션할 수 있도록 설계되었습니다. 이를 통해 실제 제작된 용기가 설계 사양과 얼마나 정확히 일치하는지를 평가할 수 있습니다.

정렬(Alignment) 및 기준 표면 선택

정확한 비교를 위해 먼저 스캔 데이터와 솔리드 모델을 정렬하는 과정이 필요합니다. 일반적으로 압력 용기의 외부 표면을 기준으로 정렬을 수행하며, 스캔 데이터가 해당 표면과 정확히 맞춰지도록 조정됩니다.

이 정렬 작업은 실제 제품이 설계 의도에 부합하는지 확인하는 핵심 단계입니다. 이를 통해 압력 용기의 크기와 형상이 설계 기준과 비교하여 얼마나 차이가 나는지를 분석할 수 있습니다.

편차 분석

정렬이 완료되면 스캔 데이터와 솔리드 모델이 겹쳐지며, 이를 바탕으로 편차 분석이 진행됩니다. 일반적으로 색상 변화를 이용해 시각적으로 표현되며, 색상별로 편차의 크기와 방향을 구분할 수 있습니다. 이를 통해 압력 용기가 설계 사양을 준수하는지, 혹은 수정이 필요한 부분이 있는지를 한눈에 파악할 수 있습니다.

 

주요 측정 항목

압력 용기의 용접부는 철저한 검사를 거쳐, 구조적 강도를 저하시킬 수 있는 결함이나 취약점이 없는지 확인되었습니다.

또한 내부 표면에서 응력이 집중되는 지점이 발견되었으며, 반경(R각)이 작아질수록 응력 수준이 증가하는 영역이 드러났습니다. 이에 더해, 구멍의 직경, 깊이 및 위치 정밀도를 포함한 치수 측정이 수행되었으며, 플랜지의 평탄도 또한 검사되었습니다.

이러한 측정 과정은 압력 용기가 설계 기준을 충족하고 실제 작동 중 발생하는 응력을 안전하게 견딜 수 있는지를 검증하는 데 필수적입니다.

압력 용기 품질 관리를 위한 SIMSCAN 3D 스캐너의 장점

종합 3D 스캐닝 솔루션 - Scantech

 

좁은 공간에서도 최적의 성능 발휘

SIMSCAN은 휴대성이 뛰어난 손바닥 크기의 3D 스캐너로, 조작이 간편하면서도 정밀한 스캐닝 성능을 제공합니다. 환경적 제약에 구애받지 않고 고해상도 데이터를 획득할 수 있어, 협소한 공간에서의 측정뿐만 아니라 중소형 제품의 3D 스캔에도 적합합니다.

정확도 향상

기존의 수작업 측정 방식은 미세한 편차를 감지하는 데 한계가 있을 수 있습니다. 반면, SIMSCAN 3D 스캐너는 용기 표면의 복잡한 형상을 최대 0.020mm의 정확도로 캡처하여, 육안으로 확인하기 어려운 작은 오차까지 식별할 수 있습니다.

시간 절약 효과

SIMSCAN 42는 초당 최대 2,800,000를 측정할 수 있어 검사 시간을 획기적으로 단축합니다. 이를 통해 제조 공정에서 반복 측정이 더욱 신속하게 이루어질 수 있습니다.

포괄적인 분석 기능

스캔이 완료된 후 생성된 분석 보고서는 압력 용기가 설계 사양을 충족하는지 종합적으로 평가할 수 있도록 도와줍니다. 이를 통해 제조업체는 문제를 조기에 발견하고, 불필요한 재작업을 줄이며, 최종 제품이 안전 기준을 만족하는지 확인할 수 있습니다.

문서화 및 데이터 활용

3D 스캐닝을 통해 압력 용기의 기하학적 특성을 상세히 기록한 디지털 데이터를 확보할 수 있으며, 이는 향후 유지보수 및 품질 관리 과정에서 중요한 참고 자료로 활용됩니다.

---

프로젝트 결론

3D 스캐너를 활용하여 압력 용기 품질 관리에서 기존 측정 방식의 한계를 극복할 수 있었습니다.

이를 통해 제조업체는 복잡한 형상에서 미세한 편차까지 정밀하게 감지하고, 실제 사용 전에 신속하게 수정할 수 있습니다. 또한, 3D 스캔을 기반으로 생성된 공차 분석 보고서는 편차를 수치화하여 문제를 쉽게 평가하고 해결하는 데 기여합니다.

결과적으로, SIMSCAN 3D 스캐너를 적용함으로써 품질 관리 프로세스를 최적화하고, 압력 용기의 정밀도를 향상시키며, 안전성과 운영 기준을 효과적으로 준수할 수 있었습니다.

이로써 압력 용기의 3D 스캔 사례를 마칩니다.

제품에 대해 문의사항이 있거나 시연이 필요하시다면 언제든지 문의 주세요!
감사합니다.

고정밀 3D 스캐너 회사 및 제조업체 | SCANTECH