신제품을 출시하든 기존 제품의 생산량을 늘리든 제조업체는 더 빠르고 안정적으로, 더 적은 위험으로 자동화해야 한다는 압박을 받고 있습니다. 시장 출시 기간은 수익성, 경쟁력, 고객 만족도에 직접적인 영향을 미치는 핵심 지표가 되었습니다. 모든 지연은 매출 손실, 기회 상실, 비용 증가를 의미합니다.
통합업체와 제조업체 모두 자동화 생산 시스템을 구축하려면 일반적으로 여러 공급업체로부터 레이저, 로봇 공학, 컨트롤러, 툴링 등 다양한 구성 요소를 소싱해야 합니다. 이러한 파편화된 방식은 복잡성, 지연, 위험을 초래합니다. 문제가 발생하면 공급업체 간에 서로 책임을 떠넘기다 보면 심각한 병목 현상이 발생하여 출시 일정이 길어지고 비용이 증가할 수 있습니다.
업계에 레이저 자동화를 위한 더 나은 길을 제시하는 것은 IPG 포토닉스가 집중하고 있는 분야 중 하나입니다. 완전한 자동화 시스템 공급업체인 IPG는 제조업체와 협력하여 생산 팀과 협력하여 완전히 통합된 생산 솔루션을 설계, 구축, 설치 및 유지 관리합니다. 한 공급업체가 솔루션의 모든 부분을 담당함으로써 제조업체는 더 빠르게 생산량을 늘리고, 예상치 못한 문제를 방지하며, 단일 리소스에 지원을 의존할 수 있다는 사실을 발견했습니다.
이 글에서는 종합적인 레이저 자동화 솔루션 제공업체와 협력할 때의 이점, 특히 올바른 파트너가 위험을 최소화하고 장기적인 성공을 위한 강력한 기반을 구축하는 데 어떻게 도움이 되는지에 대해 설명합니다.
자동화를 향한 전통적인 경로
제조업체는 일반적으로 맞춤형 자동화 시스템을 구현하기 위해 자체적으로 구축하거나 시스템 통합업체를 고용하는 두 가지 전략 중 하나에 의존합니다. 두 가지 접근 방식 모두 효과적일 수 있지만, 특히 레이저 기반 프로세스의 경우 출시 기간, 비용 및 전반적인 시스템 성능에 영향을 미치는 숨겨진 위험을 수반하는 경우가 많습니다.
어떤 사람들에게는 다양한 공급업체로부터 개별 빌딩 블록을 소싱하는 것이 더 유연하거나 비용 효율적인 접근 방식처럼 보일 수 있습니다. 하지만 단편적인 통합의 실제 비용은 처음에 절감되는 비용보다 훨씬 더 큰 경우가 많습니다.
서로 다른 공급업체에서 제공하는 구성 요소를 함께 사용해야 하는 부담은 고스란히 최종 사용자에게 돌아갑니다. 이로 인해 인터페이스 불일치, 프로세스 호환성 미검증, 책임 소재 불분명, 시스템 디버그 시간 연장 등 모든 단계에서 위험이 발생합니다. 각 통합의 격차는 지연, 예상치 못한 엔지니어링 시간, 추가 비용의 기회를 초래합니다.
가장 큰 어려움은 설치가 시작된 후 발생하는 경우가 많습니다. 여러 공급업체가 참여하면 문제를 진단하고 해결하는 과정에서 각 공급업체가 다른 공급업체의 구성 요소를 원인으로 지목하는 등 서로를 비난하는 게임으로 변질될 수 있습니다. 그 사이에 생산 일정이 늦어지고 내부 리소스가 묶이며 비용이 상승합니다. 단편적인 시스템이 완전히 작동할 때쯤이면 제조업체는 처음부터 완전히 통합된 솔루션을 소싱할 때보다 훨씬 더 많은 시간, 비용, 좌절감을 느낍니다.
시스템 통합업체는 이 문제를 해결하기 위해 노력합니다. 하지만 대부분 한 가지 중요한 한계가 있습니다. 로봇 공학, 제어 및 시스템 엔지니어링 분야에서는 전문가이지만 레이저와 재료의 상호작용, 레이저 공정 최적화 또는 광학 시스템 설계에 대한 심층적인 사내 전문성을 갖춘 업체는 거의 없습니다. 따라서 통합업체와 협력할 때는 여러 단계의 하도급과 기술 소유권 분할이 수반되는 경우가 많습니다. 문제가 발생하면 이를 해결하기 위해 통합업체와 자체 공급업체 간에 몇 주 동안 왔다 갔다 해야 할 수도 있습니다.
단일 소스 접근 방식
IPG는 이러한 문제를 어떻게 해결하나요? 목록에 있는 또 다른 통합업체나 컴포넌트 제공업체에 불과하지 않나요?
이 글을 읽는 대부분의 사람들은 이미 산업용 파이버 레이저의 선구자이자 시장 리더인 IPG 포토닉스에 대해 잘 알고 있을 것입니다. 하지만 IPG가 단순한 레이저 제조업체 그 이상으로 성장했다는 사실을 모르는 사람도 많을 것입니다.
오늘날 소니는 자동화를 위한 진정한 단일 소스 솔루션을 제공하는 데 필요한 모든 전문 지식과 리소스를 보유하고 있습니다. 물론 레이저는 물론 광학, 로봇 시스템, 모션 플랫폼, 툴링, 제어 시스템, 비전 솔루션, 심지어 안전 인클로저까지 모두 원활하게 함께 작동하도록 설계된 통합 솔루션도 제공합니다. 독립형 워크스테이션부터 대량 생산을 위한 완전 자동화된 제조 라인까지, 시스템의 모든 요소는 레이저/재료 상호 작용 및 산업 자동화에 대한 깊은 전문성을 바탕으로 구축되었습니다. 책임 분담, 하청업체 계층, 시스템 성능에 대한 불확실성이 없습니다.
또한 당사의 역량은 하드웨어를 훨씬 뛰어넘습니다. 우리는 프로젝트 수명 주기 초기에 고객과 협력하여 애플리케이션 개발, 타당성 조사 및 가상 시뮬레이션을 통해 올바른 레이저 프로세스를 개발합니다. 그런 다음 시스템을 자체적으로 설계, 구축 및 검증하여 설치 중 예상치 못한 문제를 최소화합니다. 설치가 완료되면 지원, 운영자 교육, 연중무휴 서비스를 제공합니다. IPG 자동화 시스템 사용자는 처음부터 끝까지, 그리고 그 이후에도 단 한 곳의 연락 창구만 이용하면 됩니다.
고객은 훨씬 적은 위험으로 더 빠르고 원활하게 생산에 돌입할 수 있습니다. IPG는 자동화 시스템 자체에 대한 책임을 지므로 제조업체는 문제 해결이 아닌 생산량 증가에 집중할 수 있습니다.
레이저와 재료의 상호작용부터 툴링 설계, 심지어 레이저 가공에 최적화된 부품까지 모든 것이 어떻게 작동하는지 이해하는 것은 어려울 수 있습니다. 자동화 시스템 개발을 위해 제공하는 몇 가지 리소스를 살펴보고 더 나은 그림을 그려보세요.
애플리케이션 개발: 성공의 토대
IPG와 다른 통합업체의 차이점은 처음부터 명확하게 드러납니다. 우리는 레이저 공정 자체를 연구, 테스트 및 특성화하는 것부터 시작합니다. 신뢰할 수 있는 생산 결과를 얻으려면 실제 조건에서 검증된 최적화된 프로세스가 필요하기 때문에 이는 매우 중요합니다.
이러한 노력은 글로벌 애플리케이션 연구소에서 일하는 애플리케이션 팀이 주도합니다. 레이저 과학자와 애플리케이션 엔지니어는 제조업체와 협력하여 각 애플리케이션에 맞는 완전히 검증된 프로세스를 개발합니다. 용접, 세척, 텍스처링, 절단, 적층 제조 등 어떤 분야든 저희 팀의 목표는 시스템 구축이 시작되기 훨씬 전에 결과를 최적화하는 것입니다.
초기 단계에서의 이러한 협업은 테스트되고 최적화된 기반을 바탕으로 시스템을 구축할 수 있기 때문에 다운스트림 리스크를 크게 줄여줍니다. 이는 프로토타입에서 프로덕션으로의 원활한 전환을 보장하는 핵심 요소입니다.
위험 제거 자동화를 위한 고급 도구
이와 같은 엄격하고 분석적인 사고방식을 전체 자동화 시스템 개발에도 적용합니다. 여기서 가장 중요한 도구 중 하나는 가상화입니다.
지금까지 자동화 시스템 구축업체는 힘들고 비용이 많이 드는 '동시 엔지니어링' 주기에 의존해 왔습니다. 여기에는 실제 프로토타입을 제작한 다음 이를 테스트하여 설계를 검증하거나 예상치 못한 문제를 발견하는 과정이 포함됩니다. 이 프로세스는 시스템이 만족스럽게 검증되고 최종 형태에 도달할 때까지 반복됩니다. 이 전통적인 방법은 효과적이기는 하지만 모든 출시에 상당한 시간, 비용, 위험이 추가됩니다.
오늘날 IPG는 첨단 가상 제조 툴을 활용하여 동시 엔지니어링 주기를 획기적으로 단축하고 간소화합니다. 자동화 시스템을 디지털 방식으로 시뮬레이션, 분석 및 최적화함으로써 프로토타입 단계에 도달하기도 전에 위험을 식별하고 제거합니다. 이러한 노력에 가장 중요한 두 가지 도구는 변형 시뮬레이션 분석(VSA)과 용접 왜곡 분석(WDA)입니다.
VSA를 통해 IPG는 말 그대로 수천 개의 부품 또는 어셈블리의 '디지털 빌드'를 모델링하고 시뮬레이션할 수 있습니다. 프로세스의 거의 모든 측면이 이 시뮬레이션에 포함됩니다. 예를 들어, VSA는 부품과 어셈블리의 3D 모델뿐만 아니라 시스템에 존재하는 공구, 작업 유지 장치 및 기타 보조 기계 부품을 통합합니다. 유한 요소 분석은 이러한 모든 기계 부품의 강도와 내구성을 모델링하는 데 사용됩니다. 로봇 시뮬레이션은 실제 로봇의 실제 동작을 모델링하는 데 사용됩니다.
VSA는 부품 공차의 자연스러운 변화가 제조된 어셈블리의 주요 특징에 어떤 영향을 미치는지 보여줍니다. 이 소프트웨어는 툴링 및 워크홀딩 장치의 성능을 분석하여 최종 부품의 중요 치수 특징의 통계적 변동을 예측합니다. 이를 통해 제품 및 툴링을 최적화하는 데 필요한 시간과 비용을 줄일 수 있는 강력한 수단을 제공합니다.
WDA는 한 걸음 더 나아가 용접 공정이 부품 형상에 미치는 영향을 시뮬레이션합니다. WDA는 재료 특성, 열 영향 영역, 용접 순서 및 고정 장치를 모델링하여 왜곡이 발생할 가능성이 있는 위치를 예측합니다. 그런 다음 문제를 완화하기 위해 공정 흐름, 툴링 또는 부품 설계에 대한 변경 사항을 제안합니다. 그 결과 실제 부품에 대해 수많은 테스트 주기를 수행하지 않고도 왜곡을 최소화하고 잔류 응력을 낮추며 강도를 최대화하는 등 용접 품질을 개선할 수 있습니다.
IPG, 다양한 자동화 솔루션 제공
IPG의 자동화된 시스템은 어떤 모습일까요?
모든 제조 과제는 다릅니다. 일부 제조업체는 표준화된 솔루션을 기반으로 구축하여 새로운 레이저 공정을 즉시 온라인화하고자 합니다. 다른 제조업체는 특정 대량 생산 환경에 맞게 처음부터 개별적으로 설계된 완전 맞춤형 시스템을 필요로 합니다. IPG는 이 두 가지 엔드포인트뿐만 아니라 그 사이의 스펙트럼 어디에서나 솔루션을 제공합니다. 각 고객과 협력하여 목표, 일정 및 예산에 따라 올바른 경로를 결정합니다.
일부 애플리케이션은 LaserCell 2000과 같이 사전 구성된 제품 중 하나의 증강 버전을 사용할 수 있습니다. 이러한 독립형 작업 셀은 IPG 레이저, 광학, 모션 시스템 및 안전 인클로저와 완벽하게 통합되어 있습니다. 맞춤형 설계에 드는 시간과 비용 없이 입증된 효율적인 솔루션이 필요한 작업에 이상적입니다.
표준 시스템에서 구축하면 엔지니어링 작업을 최소화하고 생산 시간을 크게 단축할 수 있습니다. 이러한 툴은 다양한 부품 로딩/언로딩 및 핸들링 옵션, 로봇 공학, 비전 시스템 등으로 쉽게 맞춤화할 수 있습니다. 이를 통해 기존 생산 라인에 원활하게 통합하거나 특정 작업 수행 능력을 최적화할 수 있습니다.
애플리케이션에 좀 더 독특한 것이 필요한 경우 맞춤형 자동화 시스템을 설계하고 구축합니다. 이러한 시스템에는 비전 시스템, 특수 툴링, 고급 로봇 공학, 부품 처리, PLC 및 통신 인터페이스와 같은 다양한 요소가 통합될 수 있으며 단일 독립형 워크스테이션부터 대규모 멀티 스테이션 시스템까지 다양합니다.
이러한 시스템은 고객의 프로세스, 재료, 생산 속도 및 품질 요구 사항에 맞게 특별히 맞춤화됩니다. 맞춤형 솔루션은 개발 비용과 시간이 더 많이 소요되지만 성능과 ROI를 극대화할 수 있습니다.
표준 시스템 중 하나를 선택하든 완전 맞춤형 자동화 생산 라인을 구축하든, 단일 책임 관리와 예산과 시간에 맞춰 납품하는 입증된 능력의 이점을 누릴 수 있습니다. IPG와 파트너가 되면 전문가 설치, 실습 교육, 지속적인 기술 지원을 포함한 글로벌 서비스 및 지원 네트워크에 액세스하여 시스템이 최고의 성능으로 작동하도록 유지할 수 있습니다.
애플리케이션: 용접 및 그 이상
IPG 자동화 레이저 솔루션을 사용할 수 있는 애플리케이션은 무엇입니까?
용접은 여전히 가장 일반적인 분야이지만, 지난 몇 년 동안 용접 작업의 범위와 종류가 크게 확장되었습니다. 예를 들어, 자동차 부문에서 레이저 용접은 경량화 이니셔티브와 고강도 강철 합금의 사용 증가를 지원하는 중요한 도구가 되었습니다. 그 결과 패널, 도어 링, 차체 하부 구조물, 기어, 시트 프레임 등의 용접에 IPG 시스템이 사용되어 열 변형을 최소화하면서 강력하고 정밀한 접합부를 제공합니다.
e-모빌리티 제조는 지난 몇 년 동안 자동차 제조의 또 다른 중요한 분야로 자리 잡았습니다. 이러한 작업에는 다른 자동차 생산 분야와는 다른 재료, 조립 기술 및 높은 수준의 정밀도가 필요한 경우가 많습니다. 따라서 생산 용접 시스템이 뛰어난 용접 품질과 높은 처리량을 동시에 제공해야 하는 과제를 안고 있습니다. 이러한 목표를 달성하는 자동화된 레이저 툴 개발은 가상화 도구를 사용하면 크게 용이해집니다. 이를 통해 개발 시간을 단축하면서도 우수한 결과를 제공할 수 있습니다.
또한 용접뿐만 아니라 더 광범위한 제조 공정을 지원합니다. 레이저와 재료의 상호 작용에 대한 깊은 전문성을 바탕으로 적층 가공을 통해 세척, 텍스처링, 절단, 가열/건조 등 다양한 응용 분야를 다룰 수 있습니다.
예를 들어, IPG 레이저 자동화는 기계적 브러싱이나 화학 처리를 대체할 수 있는 효율적인 표면 세척, 접착력 및 외관 개선을 위한 표면 텍스처링, 금속 및 복합재의 정밀 절단을 가능하게 합니다. 이러한 비접촉 레이저 프로세스는 품질을 개선하고 유지보수를 줄이며 처리량을 늘리는 동시에 자동화된 생산 환경에 원활하게 통합됩니다.
경량 합금 접합, 접합을 위한 표면 준비, 복잡한 형상 절단 등 IPG 자동화 솔루션은 레이저 가공의 이점을 새로운 애플리케이션에 적용하여 제조업체가 운영을 간소화하고 제품 성능을 개선할 수 있도록 지원합니다.
더 복잡한 세상을 위한 더 스마트한 자동화
오늘날의 제조 공정은 그 어느 때보다 복잡하고 까다롭습니다. 재료가 변화하고 있습니다. 부품 형상은 더욱 복잡해지고 있습니다. 생산량은 증가하는 반면 허용 오차 범위는 줄어들고 있습니다.
이러한 환경에서 시스템을 직접 구축하거나 범용 통합업체에 의존하는 등 기존의 자동화 경로를 따르는 것은 제조업체가 경쟁력을 유지하는 데 필요한 속도, 정확성 또는 안정성을 제공하지 못할 수 있습니다.
최신 레이저 기반 생산 방식에는 더 스마트한 접근 방식이 필요합니다. 심도 있는 프로세스 지식, 광범위한 자동화 전문성, 포괄적인 시스템 엔지니어링 역량을 기반으로 하는 접근 방식이 필요합니다. 우리의 목표는 고객에게 이러한 핵심 역량을 제공하여 고객의 역량을 강화하고 제조 수준을 지속적으로 발전시키는 것입니다.
레이저 자동화 시작하기
자동화된 IPG 레이저 솔루션이 작업에 어떤 이점을 제공하는지 알고 싶으신가요?
시작 방법은 간단합니다. 샘플 부품을 보내거나 글로벌 애플리케이션 연구소를 방문하거나 애플리케이션에 대해 알려주시기만 하면 됩니다.
