공장에서 복합 가공기와 GibbsCAM 소프트웨어를 사용하여 복잡한 부품을 신속하게 제조합니다.

Slice Mfg. Studios와 오하이오 멘토 소재의 ARCH Cutting Tools가 어떻게 복합 가공기와 GibbsCAM 소프트웨어를 사용하여 복잡한 부품을 신속하게 제조하는지 확인하세요.

과제

  • 설정 한 번으로 단일 가공 센터에서 복잡한 부품 생산
  • 단일 인터페이스, 장비 시뮬레이션 및 훌륭한 포스트 프로세서 지원이 있고 관련 영역에서 작업자들이 신뢰하며 일반적으로 반복해서 사용하는 CAM 소프트웨어 솔루션을 사용하여 다축 CNC 장비를 프로그래밍

해결 방안

  • 3D Systems의 GibbsCAM® CNC 프로그래밍 소프트웨어
  • 로봇이 적용된 Willemin-Macodel 508 밀링 터닝 장비

결과

  • 가변성과 여러 작업 및 설정을 제거.
  • 오류 및 가동 중단 시간 감소.
  • 사이클 시간 최대 80% 단축.
  • 리드 타임 최대 3분의 1 단축.
  • 첫 번째 부품 제작 속도, 부품 품질 및 공차 개선.

2016년 Randy Theken은 Slice Mfg. Studios를 오하이오 애크론에 설립했습니다. 자신의 의료용 임플란트 회사 NextStep Arthropedix에서 필요한 서비스를 제공할 수 있는 계약 제조업체를 찾을 수 없었기 때문입니다. 따라서 기본적으로 이들은 계약 기계 공장을 시작한 엔지니어들입니다.

이후 Slice는 설계, 개발, 원형 제작 및 기계적 테스트에서 최종 생산 및 멸균 세척/포장에 이르기까지 의료 기기 및 산업계에 서비스와 솔루션을 제공하는 종단간 원스톱 공장으로 자리매김했습니다. 모든 영역을 포함하는 첨단 제조 공장인 Slice는 FDA에 등록되어 있으며 등급이 지정된 무균실로 ISO 13485 인증을 획득했습니다. Slice가 특별한 이유는 초기 작업에서 최종 작업까지 한 곳에서 가능한 역량에 있습니다.

오하이오 애크론 소재의 Slice Mfg. Studios는 복합 가공기에 GibbsCAM 소프트웨어를 사용합니다.

플라스틱 사출 성형에서 Cimatron을 사용해 설계 및 제조된 최종 부품을 검사하고 있는 사장 겸 CEO인 Ted Stender와 수석 금형 설계자 Dave VanDeLaare

On
"이 업계에서 중요한 것은 첫 번째 고품질 부품을 제작할 때까지 걸리는 속도입니다. 따라서 가공기의 기능과 소프트웨어의 기능을 결합해 작업 속도를 높이는 것이 중요합니다."
—Joe Lah, 총괄 관리자, Slice Mfg. Studios, 애크론, 오하이오, 미국
  • 제품: 의료 기기 및 산업용 구성요소

    Slice는 의료 기기가 필요한 중소기업 고객을 위해 3차원 윤곽의 매우 정교한 기기를 주로 제조합니다. 예를 들어 비구 힙컵, 대퇴 스템, 척추 케이지 및 이와 함께 제공되는 모든 플레이트, 나사, 기타 구성요소가 있습니다. 뿐만 아니라 방위, 다운홀 드릴링 응용 분야 및 심해 수중 연결을 위한 산업용 구성요소도 포함됩니다.

    특히 의료용 임플란트 산업에는 높은 수준의 맞춤제작이 필요합니다. 임플란트에는 변형이 많은 구성요소의 제품군이 포함되기 때문입니다. 예를 들어 사람들은 각기 다르기 때문에 척추 케이지의 척추 전만 각도가 서너 개로 다르게 있을 수 있고 크기도 다양하게 15개가 있을 수 있습니다. 이러한 변형으로 인해 Slice에서는 개별 구성요소를 수백 개 만들고 각 구성요소를 별도로 프로그래밍해야 합니다. 따라서 프로그래밍 속도가 중요합니다.

    "복합 가공기는 이러한 소규모 작업과 여러 유형의 부품 또는 단일 부품 제품군에서 부품의 다양한 반복이나 변형 작업을 할 때 정말 유용합니다." 총괄 관리자 Joe Lah의 설명입니다. "저희는 다축 장비에 GibbsCAM을 사용하고 있습니다. 소프트웨어 패키지를 선정하려고 할 때 당사에 있는 뛰어난 프로그래머들이 압도적으로 선택한 소프트웨어가 GibbsCAM이었습니다."

  • 뼈 나사, 힙컵, 대퇴 스템

    뼈 나사, 비구 힙컵(3단계), 대퇴 스템

    척추 케이지

    척추 케이지

"다축 장비가 없다면 현재 만들고 있는 부품을 제작해낼 수 있을지 모르겠습니다."
—Joe Lah, 총괄 관리자, Slice Mfg. Studios, 애크론, 오하이오, 미국

장비: 복합 CNC 가공기 및 3D 프린터

Slice의 전문 분야는 3D 적층 제조와 정밀 가공을 워크플로에 결합하는 것입니다. MTM(Multi-Task Machining) 장비로 Slice는 바 스톡 또는 금속 3D 프린팅 부품에서 단 한 번의 설정으로 고정밀 부품을 제공할 수 있습니다. 또한 적층 제조 역량의 일환으로 Slice에는 의료용 임플란트에 임플란트 등급 티타늄 파우더를 사용하는 금속 3D 프린터와 수술 기구 및 도구를 원형 제작하는 데 주로 사용하는 3D Systems의 ProX® DMP 300 프린터가 있습니다.

다축 기능

복합 가공기의 주요 이점에는 다시 척킹하지 않고도 여러 측면을 작업할 수 있다는 점과 단일 가공 센터 및 설정, 높은 수준의 정밀도가 있습니다. 부품 재배치를 비롯한 여러 작업을 거쳐 부품을 취급하지 않아도 되므로 가변성을 제거할 수 있습니다. "이 업계에서는 중요한 요소입니다." Lah의 말입니다.

  • Slice는 자동 부품 로더/언로더가 적용된 Willemin-Macodel 408과 508 복합 밀링 센터를 모두 보유하고 있습니다. Willemin-Macodel 508은 기술적으로 5축 밀링 터닝 장비지만 본질적으로는 여러 스핀들, 바이스, 터릿 및 부품 로더/언로더가 적용된 7축 장비에 더 가깝습니다. Theken의 설명입니다. "한 번의 설정으로 바 스톡 하나를 넣고 밀링과 터닝 작업을 모두 하여 부품을 완성할 수 있습니다." Lah가 덧붙입니다. "모든 6면체의 다섯 측면을 작업할 수 있는데 이 점은 많은 이러한 구성요소에 중요합니다. 또한 바이스를 간단히 잡아서 재배치하여 6면체의 여섯 번째 측면을 작업할 수 있습니다. 이렇게 되면 엄격한 공차와 치수, 실제 위치에 대해 이야기할 때 정말 유용합니다."

    또한 Slice는 TORNOS Swiss 장비를 사용하여 뼈 나사, 경부 나사 및 고나선 스레드를 생산합니다. "이러한 스레드를 생산하는 데 이보다 좋은 장비는 없습니다. 또한 완전히 프로그래밍 가능한 B축 기능으로 매우 간단하고 효율적으로 훨링된 스레드를 가공할 수 있습니다. 정밀도의 관점에서 바 공급 장치가 필요한 터닝된 소형 부품을 대량 생산하게 되면 Swiss 선반을 사용하는 것이 일반적으로 가장 좋은 방법입니다"라고 Lah는 말합니다.

    오류 감소, 부품 품질 개선, 야간 자동 기계 가공

    "Willemin-Macodel 장비를 선택할 때 정밀도라는 품질 측면을 중요하게 봤습니다." Lah의 말입니다. Willemin 508에는 고정밀 스핀들, 선형 모터 및 정밀 축척 도구가 장착된 방법이 적용되었습니다. 이러한 구성요소는 열적으로 제어되므로 하루 종일 공차가 상당히 잘 유지됩니다. Theken이 덧붙입니다. "또한 로봇도 여러 작업을 합니다." 로봇 로드 및 픽 인 플레이스(pick-in-place) 장치가 장착되어 Slice는 기본적으로 품질이나 안전 문제없이 야간 작업이 가능합니다.

  • Willemin-Macodel 508MT 복합 가공기

    Willemin-Macodel 508MT 복합 가공기

    TORNOS Swiss 복합 가공기

    TORNOS Swiss 복합 가공기

    Multi-task machines in action

또한 단일 가공 센터를 사용함으로써 단계에서 단계, 장비에서 장비로 이어질 때 오류나 공기를 유발하지 않는데 이는 품질 관점에서 중요합니다. "여러 설정을 제거하면 좋은 부품을 얻었는지 아닌지 곧바로 알 수 있습니다. 척킹에서 척킹, 설정에서 설정으로 이어지며 발생할 수 있는 공차 누적에 의존하지 않아도 됩니다." Lah의 설명입니다.

GibbsCAM을 사용하여 MTM 장비를 프로그래밍할 때 Slice는 단일 가공 설정으로 처음부터 끝까지 부품을 모두 확인할 수 있으므로 다중 설정 공정에 내재된 오류를 줄입니다. GibbsCAM에서 단일 설정으로 부품을 시뮬레이션하고 모든 필수 도구, 가공 단계 및 마감 처리까지 실행하므로 여러 단계 공정에서 확인이나 시뮬레이션할 수 없는 것을 확인할 수 있습니다. "따라서 복합 가공기가 유일한 해결 방법입니다"라고 Lah는 말합니다.

수석 CNC 프로그래머이자 제조 기술자 Brad Fowler에 따르면 "부품 품질이 더 좋습니다. 정확성도 높아졌을 뿐만 아니라 설정 수와 사람의 실수도 감소했습니다." Lah가 덧붙입니다. "리드 타임도 단축되었죠."

  • 짧은 리드 타임

    복합 가공기는 단일 가공 센터이므로 설정이 하나입니다. 부품 입력, 부품 출력, 부품 완성이 여러 설정을 통해 부품을 배치 처리하는 것보다 훨씬 빠르며 이러한 각 설정 사이에서 늘어날 수 있는 대기열 시간을 제거합니다. Lah의 말입니다. "고객 관점에서 보면 이런 대기열 시간이 기분 좋지는 않죠." "리드 타임 측면에서는 4~6주 내에 고객의 약속을 대부분 충족할 수 있습니다. 반면 부품을 배치 처리했다면 이보다 기간이 세 배는 더 늘었을 것입니다."

  • 복합 가공기의 단일 설정

    복합 가공기의 단일 설정

Slice의 수석 CNC 프로그래머이자 제조 기술자인 Gary Knight는 말합니다. "다른 설정을 없애면 시간을 상당히 줄일 수 있습니다. 복합 가공기는 프로그래밍 시간을 크게 줄입니다."

소프트웨어: GibbsCAM

오하이오 애크론 소재의 Slice Mfg. Studios는 2016년 설립 이후 3D Systems의 GibbsCAM CNC 프로그래밍 소프트웨어를 사용하여 Willemin-Macodel 다축 장비와 밀링 장비를 프로그래밍해왔습니다. Theken이 말합니다. "Willemin 508 장비의 정교함을 지원할 수 있는 다른 CAM 소프트웨어 프로그램이 없었습니다."

신뢰성 및 반복성

작은 간섭도 MTM 장비를 크게 손상시킬 수 있기 때문에 Slice에는 신뢰할 수 있고 반복 가능하여 연이은 작업을 실행할 수 있는 CAM 소프트웨어가 필요했습니다.

초고정밀 MTM 장비에 프로그래밍 소프트웨어를 사용할 수 있다는 것은 매우 중요합니다. 이러한 장비는 기계 공구 충돌을 견딜 수 있는 일반적인 가공 센터가 아니기 때문입니다. 충돌이나 예상치 못한 장비 이동이 없으며 포스트 프로세서를 통해 안정적으로 프로그램을 장비에 로드하여 아무 문제 없이 작업을 진행할 수 있다는 것을 알아야 합니다. "GibbsCAM은 포스트 프로세서를 통해 복합 가공기에 적용할 신뢰할 수 있고 반복 가능한 프로그램을 완벽하게 만들 수 있습니다"라고 Lah는 말합니다.

  • GibbsCAM으로 프로그래밍하는 Brad Fowler와 Gary Knight

    GibbsCAM 프로그래밍

  • GibbsCAM 장비 시뮬레이션

    GibbsCAM 장비 시뮬레이션

첫 번째 부품 제작 속도

Lah에 따르면 사이클 시간 외에도 GibbsCAM의 가장 큰 장점은 첫 번째 고품질 부품의 제작 속도입니다. 이 업계에서 모델 그리기로 시작하여 장비에서 첫 번째 부품을 출력하는 데 투입된 시간은 부품 제작 시간만큼 걸릴 수 있습니다. 따라서 이러한 단계를 신속하게 완료하는 것이 무엇보다 중요합니다. "GibbsCAM을 사용하면 다른 곳에서는 찾을 수 없는 속도와 효율성으로 제품의 여러 변형과 반복을 작업할 수 있습니다."

기존의 부스러기 절삭이나 밀링 및 터닝에 비해 GibbsCAM을 사용하여 부품의 여러 영역의 표면을 처리함으로써 Slice는 후처리와 최소한의 전면 작업 없이 필수 기하형상과 표면 마감 처리를 완성하여 첫 번째 고품질 부품을 생산할 수 있습니다. Lah는 말합니다. "GibbsCAM은 제품 생산 속도를 높이는 데 매우 중요합니다. 부품을 프로그래밍하고 프로그램을 코딩실에서 시뮬레이션 및 확인한 후 장비에 적용할 때마다 초도품 레이아웃을 통해 때로는 첫 시도를 통해 부품을 획득할 수 있다고 확신합니다."

"작업 주문을 받으면 어떤 작업인지 확인하고 작업 파일을 GibbsCAM으로 가져옵니다. GibbsCAM에서 작업을 프로그래밍한 후 게시하고 장비로 전송합니다. 그러면 고품질 부품이 나옵니다"라고 Fowler가 설명합니다.

"성패를 가르는 것은 바로 그 첫 번째 고품질 부품의 제작 속도입니다. GibbsCAM을 사용하면 성공할 수 있습니다."
—Joe Lah, 총괄 관리자, Slice Mfg. Studios, 애크론, 오하이오, 미국

단일 인터페이스
GibbsCAM의 단일 인터페이스로 또 한 번 시간을 절약합니다. Fowler와 Knight는 여러 프로그램 간에 전환할 필요가 없고 단일 인터페이스 내에서 모든 것을 할 수 있어서 시간이 절약된다고 말합니다. Slice에서는 여러 프로그램을 교육하지 않아도 되므로 신입 직원의 교육 시간도 절약됩니다.

  • 렌더링 및 장비 시뮬레이션
    렌더링과 시뮬레이션 기능은 GibbsCAM을 사용하여 복합 가공기를 프로그래밍하는 또 하나의 큰 이점입니다.

    Knight는 GibbsCAM을 사용하여 동일한 화면에서 모델링, 스케치, 렌더링을 모두 할 수 있다는 점에 만족합니다. 이전 CAM 프로그램처럼 화면 간에 이동하느라 시간을 낭비하지 않아도 되기 때문입니다. "전체 작업에 걸쳐 몇 시간은 절약됩니다."

    또한 GibbsCAM 장비 시뮬레이션 기능으로 Slice는 장비 충돌을 방지할 수 있어서 가동 중단 시간과 충돌 장비를 수리하는 데 드는 비용을 절약할 수 있습니다. "7축 Willemin 장비를 구입했는데 움직이는 구성품이 정말 많습니다. 시뮬레이션을 지켜보면서 장비 충돌이 일어나지 않는지 확인할 수 있어서 정말 좋습니다." Fowler의 설명입니다.

    GibbsCAM의 장비 시뮬레이션 기능으로 Slice의 시간도 절약됩니다. Knight는 Willemin 508 장비에서 행운의 바퀴라고 이름 붙인 바이스, 서브 스핀들 또는 심압대를 사용하여 부품을 잡고 원하는 무엇이든지 빼낼 수 있다고 말합니다. Knight는 GibbsCAM에서 바이스나 서브 스핀들을 사용하여 이러한 상황을 시뮬레이션 및 렌더링할 수 있습니다. "GibbsCAM과 렌더링하는 부품의 장비 시뮬레이션을 확인할 수 없다면 정말 어려울 겁니다. 작업 현장을 오가거나 간격 등을 확인하는 데 많은 시간을 허비하게 될 것입니다"라고 Knight는 지적합니다. "다른 많은 CAM 소프트웨어 프로그램에는 장비 시뮬레이션 기능이 없습니다."

    사용 편의성 및 맞춤설정
    Fowler와 Knight는 모두 GibbsCAM이 맞춤설정 가능하고 사용하기 쉬운 점을 높이 평가합니다. Slice의 운영이 시작되면 몇 시간 안에 MTM 장비에 GibbsCAM을 효율적으로 사용합니다.

    2001년부터 GibbsCAM을 사용하고 있는 Fowler는 우수한 공구 경로를 만들 수 있는 여러 다양한 옵션이 있다고 말합니다. GibbsCAM에서는 모든 작업이 동일한 화면에 바로 나오고 타일을 맞춤설정하여 가장 많이 사용하는 기능이 화면 상단에 있을 수 있다는 점에 Fowler는 만족합니다. Knight는 GibbsCAM을 사용하면 포스트 프로세서를 미세 조정하여 원하는 방식으로 장비를 설정할 수 있다고 덧붙입니다. "클릭 한 번으로 되는 작업은 여러 타일을 거쳐 스크롤하는 작업보다 확실히 빨라질 것입니다." Fowler가 강조합니다. 

  • GibbsCAM 장비 시뮬레이션 렌더링

    GibbsCAM 장비 시뮬레이션 렌더링

    GibbsCAM machine simulation rendering in action

    GibbsCAM 맞춤설정 UI

    GibbsCAM 맞춤설정 UI

업계 환경

Theken에 따르면 Slice에서 복합 가공기를 프로그래밍하려고 궁극적으로 GibbsCAM을 선택한 이유는 업계 환경과 평판 때문입니다.

평판
Lah는 GibbsCAM이 업계에서 널리 알려져 있다고 말합니다. "이런 복합 가공기를 사용하면 원하는 방식으로 작동하게 하는 사람들을 찾기가 쉽지 않습니다. GibbsCAM을 사용하면 장비의 기능을 제대로 알고 있고 그 기능을 소프트웨어와 일치시켜 효과적인 솔루션을 신속하게 내놓을 수 있는 프로그래머를 찾을 수 있습니다."

"저희는 다축 장비에 GibbsCAM을 사용하고 있습니다. 소프트웨어 패키지를 선정하려고 할 때 당사에 있는 뛰어난 프로그래머들이 압도적으로 선택한 소프트웨어가 GibbsCAM이었습니다."
—Joe Lah, 총괄 관리자, Slice Mfg. Studios, 애크론, 오하이오, 미국

포스트 프로세서 지원
포스트 프로세서 지원은 GibbsCAM을 선택하게 된 또 다른 중요 요소입니다. Fowler에 따르면 각 장비에는 다양한 포스트 프로세서가 사용되는데 포스트 프로세서가 장비와 일치하지 않으면 코드를 많이 수정해야 합니다.

  • 초기에 Slice에서는 신뢰성이 떨어지는 다른 포스트 프로세서를 사용했습니다. Lah가 말합니다. "Virtual Manufacturing Services, Inc.와 협력할 때는 일이 원활하게 진행됐습니다. 이전에 사용했던 것보다 월등히 뛰어나고 처음으로 신뢰할 수 있으며 당사의 성공에 결정적이었던 격이 다른 포스트 프로세스를 공급받았습니다. 초기 포스트 프로세서에서 몇 주 만에 완료 상태로 매우 빠르게 진행할 수 있었습니다.

    또한 Virtural Manufacturing은 포스트 프로세서의 편집, 맞춤설정 또는 버그 수정을 거의 즉시 처리할 수 있었습니다.

  • GibbsCAM에 게시

    GibbsCAM에 게시

현지 지원
Virtual Manufacturing과 협력하며 얻은 또 다른 이점은 현지 기업이라는 점입니다. 2006년부터 포스트 프로세서 작업으로 Virtual Manufacturing과 협력해 온 Knight는 지원이 훌륭하다고 말합니다. "캘리포니아에 연락하려면 기다릴 필요가 없습니다."

결과: 경쟁 우위

복합 가공 센터와 GibbsCAM 소프트웨어를 사용하여 Slice Mfg. Studios는 산업 고객에게 필요하지만 다른 공장에서는 생산할 수 없는 복잡한 초고정밀 구성요소와 의료용 기기를 제공할 수 있었습니다. "저희는 단일 설정으로 구성요소를 만들 수 있습니다. 다른 업체에서라면 수 개월이 걸리고 많은 시간을 들여 설계 및 프로그래밍 작업을 해야 할 수 있습니다. 반면 저희는 GibbsCAM 소프트웨어와 복합 기능을 통해 며칠 만에 프로그램에서 완성된 부품까지 진행할 수 있습니다." Lah의 설명입니다.

  • 많은 고객들이 Slice에서 다축 장비를 사용하여 어떻게 고객의 공급 체인에서 걱정거리를 제거했는지를 높이 평가하며 다시 돌아옵니다.

    예를 들어 방위 업체 고객은 리드 타임이 엄청나게 길고 비용도 어마어마하게 드는 4가지 설정으로 가공된 매우 복잡한 부품을 영국에서 공급받았습니다. MTM 장비와 GibbsCAM 소프트웨어를 통해 Slice는 단일 설정으로 부품을 완성하여 사이클 시간을 최대 20% 단축하고 공정에서 세 가지 설정을 제거할 수 있었습니다.

    GibbsCAM으로 얻을 수 있는 사이클 시간 단축과 고품질의 정밀 가공 외에도 Slice는 다른 공급업체에서는 달성할 수 없는 공차를 획득했습니다. 방위 업체 고객에게서 들어오는 프린트는 실제 위치 공차가 0이었습니다. Slice에 허용된 유일한 가변성은 최대 소재 조건을 통하는 것이었습니다. "GibbsCAM과 MTM 장비를 통해 그것을 달성할 수 있었습니다. 0보다 낮은 공차는 생각할 수 없습니다." Lah의 설명입니다.

    Slice에서 상당히 자부심을 갖는 또 하나의 예는 외부 고객을 위한 비구 힙컵입니다. 이 고객은 독립된 최첨단 기계 공장 세 곳에서 컵을 가공했습니다. 모두 컵을 생산하는 데 세 가지 가공 설정과 두 시간 가량의 가공 시간이 필요했습니다. Slice에서는 힙컵을 가져와 MTM 장비와 GibbsCAM 소프트웨어를 사용하여 단일 설정으로 제조함으로써 사이클 시간을 거의 80%, 약 20분으로 단축했습니다.

  • 방위 부품

    방위 부품

    힙컵

    비구 힙컵(전후)

GibbsCAM을 통해 Slice에서는 고객이 공급 체인이나 프로젝트 기한에 맞출 수 있을지 걱정하지 않고 비즈니스를 지속할 수 있는 속도를 제공하여 고객의 근심을 덜어주었습니다.

"GibbsCAM이 없었다면 이 공장을 어떻게 운영했을지 모르겠습니다. 고객의 아이디어와 요구사항에서 유형의 실제 솔루션과 제품이 나올 수 있으려면 강력한 소프트웨어가 필요합니다." Lah가 말합니다. "복합 장비 구매나 현재 소프트웨어의 교체를 고려하는 모든 사람들에게 진심으로 GibbsCAM을 추천합니다. GibbsCAM을 통해 효율성이 개선되었고 다른 방식으로는 제작할 수 없었던 구성요소를 만들 수 있었습니다.