3D 스캐닝 기반 프레스 금형 계측: "점"에서 "면"으로의 전환

이 사례 연구는 자동차 산업에서 사용되는 프레스 금형의 3D 스캐닝에 관한 내용입니다. 보다 포괄적인 데이터 세트를 확보하기 위해 고객은 사진측량 방식에서 고정밀 3D 레이저 스캐닝으로 업그레이드했습니다.

• 회사: Tianjin RAINBOW HILLS (Toyota 공급업체)

   

• 위치: 중국 톈진

   

• 서비스: 자동차 프레스 금형용 주철 부품 생산

   

• 생산 능력: 월 2,200톤

   

• 요구 사항: 보다 포괄적인 3D 데이터 세트 확보

   

• 솔루션: SHINING 3D FreeScan 계측 솔루션

   

• 성과:

  ○정보가 풍부한 3D 검사 보고서를 통해 협력 공급업체 및 고객과의 커뮤니케이션 효율 향상

  ○보다 간소화되고 휴대성이 향상된 3D 검사 워크플로 구축
  
  

프레스 금형의 3D 스캐닝에 관한 이 사례 연구는 YouTube에서도 확인하실 수 있습니다.

소개

프레스 금형은 자동차 생산 공정에서 매우 중요한 역할을 합니다. 프레스 금형은 도어, 측면 패널, 펜더를 비롯해 자동차를 구성하는 수많은 부품을 제작하는 데 사용됩니다. 이러한 금형은 고품질 부품을 생산하기 위해 다양한 품질 기준을 충족해야 합니다.

기업은 금형이 치수 및 품질 요구사항을 충족하는지 확인하기 위해 이를 검사해야 합니다.

Tianjin RAINBOW HILLS, 설립: 2004는 이러한 기업 중 하나로, 자동차 프레스 금형용 주철 부품 생산을 전문으로 합니다. 이 회사는 중국에서 Toyota의 유일한 지정 주조 제조업체이며, 월 2,200톤의 생산 능력을 보유하고 있습니다.

이 글에서는 톈진 레인보우 힐스가 검사 워크플로를 개선하기 위해 포토그래메트리 대신 레이저 기반 3D 스캐닝 솔루션을 사용하여 프레스 금형을 검사하기로 결정한 이유를 살펴봅니다.

Tianjin RAINBOW HILS의 엔지니어가 FreeScan UE Pro를 사용하여 표면을 분석하고 있습니다.

사진측량을 활용한 프레스 금형 검사

프레스 금형 제작은 크게 제조와 가공의 두 가지 주요 공정으로 나뉩니다. 일반적으로 상류 기업(제조 담당)과 하류 기업(가공 담당)이 각각 이러한 공정을 수행하며, 전체 생산을 완료하기 위해서는 긴밀한 협업이 필요합니다.

이 사례에서 Tianjin RAINBOW HILLS는 상류의 주조 기업입니다. 고정밀 3D 스캐닝을 활용하여 치수 검사를 수행하는 하류의 금형 가공 협력업체의 영향을 받아, Tianjin RAINBOW HILLS 역시 해당 기술을 도입하게 되었습니다.

고정밀 레이저 3D 스캐닝으로 업그레이드하기 전, Tianjin RAINBOW HILLS는 DSLR(디지털 일안반사식) 카메라를 이용한 사진측량 방식을 사용하고 있었습니다.

참고: 여기서 말하는 사진측량이란 대상 물체를 여러 각도에서 촬영한 사진을 이용해 3D 점 좌표를 계산하고, 이를 통해 물체의 공간적 위치와 형상을 복원하는 기술을 의미합니다. 이는 FreeScan 시리즈에 내장된 사진측량 기능과는 다릅니다. FreeScan의 내장 사진측량 기능은 정확한 전역 마커를 획득하여, 이후 데이터 스티칭의 정밀도와 전체 3D 스캐닝 정확도를 보장하는 데 사용됩니다.

이 방식은 정확한 3D  계측을 수행할 수 있지만, 특정 점(Point) 좌표에 대해서만  계측이 가능합니다. 따라서 프레스 금형 가공 과정에서는 제한적인 기준 정보만 제공할 수 있습니다. 자동차 차체 부품 생산에서는 전체 표면 형상에 대해 매우 엄격한 품질 요구 사항이 적용됩니다. 따라서 일부 점만  계측하는 것보다 전체 표면을 포괄적으로 취득하는 방식이 훨씬 더 적합합니다.

더 나은 데이터와 원활한 커뮤니케이션을 위한 스탬핑 금형의 3D 스캐닝

팀은 이제 자사 주조품에 대해 더욱 상세한 3D 데이터 세트를 획득할 수 있게 되었습니다. 또한 제품의 전체 표면 형상을  계측하고 분석하여, 협력사에 포괄적인 3D 검사 보고서를 제공할 수 있습니다. 이러한 보고서에는 가공 여유를 나타내는 컬러 맵과 같은 시각적 표현이 포함되어 있어 제품에 대한 전반적인 이해를 높여 줍니다.

이처럼 향상된 정보 공유는 보다 원활한 제품 납품에 기여하고, 후속 가공 업체의 생산 공정을 더욱 효율적으로 만들어 줍니다. 또한 가공 과정에서 발생하는 절삭 관련 문제를 해결하는 데 있어 기업 간 책임을 보다 명확하게 구분하는 데에도 도움이 됩니다. 완전한 치수 정보가 제공됨에 따라, 이러한 문제는 생산 현장에서 사실상 해소되었습니다.

SHINING 3D FreeScan 시리즈를 사용하여 프레스 금형을 3D 스캔한 후 생성된 데이터 세트.

검사 보고서에 포함된 크로마토그램 개략도의 예시.

SHINING 3D FreeScan 시리즈의 휴대용 3D 스캐너(예: FreeScan UE Pro 또는 FreeScan Combo)는 여러 가지 이유로 3D 검사에 매우 적합한 솔루션입니다.

가장 큰 이유는 무엇보다도 높은 정밀도입니다. 최대 0.02mm의 정확도를 제공하여 까다로운 계측 프로젝트에도 이상적입니다.

참고: FreeScan 시리즈는 VDI/VDE 2634 Part 3 표준을 준수하는 ISO 17025 인증을 획득했습니다. 이는 추적 가능한 구 직경  계측 데이터를 기반으로 검출 오차 성능을 평가하는 방식입니다. 작업 범위 내 여러 시점에서 추적 가능한 길이 표준을 사용하여 구와 구 사이의 거리 오차를  계측하며, 내장된 사진측량 기능을 통해 체적 정확도를 더욱 향상시킬 수 있습니다.

또한 FreeScan 시리즈는 휴대용 3D 스캐너이므로 생산 현장에서 직접 쉽고 편리하게 사용할 수 있습니다. 간단히 말해, 작업자나 엔지니어는 3D 스캐너를 전원과 컴퓨터에 연결한 후  계측 대상 표면을 향해 스캔하기만 하면 됩니다.

이러한 3D 스캐너는 삼각대를 설치하고 카메라 설정을 조정하며 긴 데이터 처리 과정을 거쳐야 하는 포토그래메트리 방식에 비해 더 빠르고 효율적입니다.

또한 활용성이 뛰어나 다양한 형상, 크기 및 재질의 프레스 금형을 3D 스캔할 수 있습니다. 특히 FreeScan UE Pro와 FreeScan Combo는 분말 스프레이를 사용하지 않고도 고반사 재질(예: 광택이 있는 가공 금속)까지 정확하게 스캔할 수 있습니다.

이러한 3D 스캐너의 주요 기능과 사양에 대한 자세한 내용은 3D Metrology Solutions 페이지에서 확인하실 수 있습니다.

결론

포인트 기반  계측에서 표면 기반  계측 으로 전환함으로써 Tianjin RAINBOW HILLS는 검사 효율을 크게 향상시켰습니다. 보다 포괄적인 데이터 세트를 확보하고, 더욱 상세한 검사 보고서를 생성하며, 파트너와의 커뮤니케이션도 한층 원활해졌습니다.

이와 같은 양적·질적 이점뿐만 아니라, 고정밀 3D 스캐닝은 자동차 산업에서 점차 표준 3D  계측 기술로 자리 잡고 있습니다. 자동차 설계, 부품 치수 검사 등 다양한 분야에 폭넓게 활용되며 자동차 산업의 빠른 발전에도 기여하고 있습니다.

귀사의 3D 검사 워크플로를 한 단계 업그레이드할 준비가 되셨습니까? 지금 바로 당사 팀에 문의하여 FreeScan 시리즈가 귀사의 요구 사항을 어떻게 충족할 수 있는지 확인해 보시기 바랍니다.