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적용분야

정밀 온도 계측 기술이 활용되는 다양한 산업 및 공정 영역을 소개합니다.

  • Challenge

    열화상 기술을 활용하면 열성형 공정 중 섬유 강화 시트 전체 표면의 온도를 모니터링할 수 있습니다. 실시간으로 고온 및 저온 영역을 식별함으로써, 작업자는 복사 히터의 출력을 정밀하게 제어하고 가열과 성형 사이의 타이밍을 최적화할 수 있습니다. 이를 통해 높은 열 부하 조건에서도 균일한 온도 분포와 공정 안정성을 확보할 수 있습니다.

  • Solution

    열화상 기술을 활용하면 열성형 공정 중 섬유 강화 시트 전체 표면의 온도를 모니터링할 수 있습니다. 실시간으로 고온 및 저온 영역을 식별함으로써, 작업자는 복사 히터의 출력을 정밀하게 제어하고 가열과 성형 사이의 타이밍을 최적화할 수 있습니다. 이를 통해 높은 열 부하 조건에서도 균일한 온도 분포와 공정 안정성을 확보할 수 있습니다.

  • Benefits

    • 복합 소재 시트의 과열 및 불균일 성형을 방지하여 불량 최소화
    • 작업자 개입을 줄이면서 안정적인 생산 사이클 구현
    • 성형 과정 중 최적화된 열 제어를 통해 부품 품질 향상
    • 짧고 일관된 사이클 타임 유지를 통해 생산량 증가
    • 엄격한 자동차 품질 기준을 안정적으로 충족하여 고객 만족도 향상

자동차 외장 부품 생산에서 열성형 공정의 과제 극복

열성형을 통해 자동차 외장 부품을 생산하는 과정에는 여러 가지 복합적인 과제가 수반되며, 특히 두께가 약 2.3~3.5mm이고 유리섬유로 강화된 복합 섬유 시트 전반에 걸쳐 일관된 온도 프로파일을 유지하는 것이 핵심 과제입니다. 이러한 시트를 정밀하게 가열하지 않으면 딥드로잉(Deep Drawing) 공정 중 소손이나 접힘과 같은 결함이 발생할 수 있으므로, 정확한 온도 제어가 필수적입니다. 가열은 열성형 장비 내부에 설치된 저출력 및 고출력 복사 히터를 조합해 이루어지며, 이후 시트는 금형에서 압착 및 냉각 과정을 거쳐 패널 부품으로 성형됩니다.

가열과 성형 사이의 취급 시간을 최소화하는 것은 공정 편차를 방지하고 불량률 증가와 효율 저하를 막기 위해 매우 중요합니다. 또한 생산 공정에는 공기 흡입 노즐과 같은 기능성 요소의 동시 성형이 포함되며, 이후 레이저 커팅과 최종 형상 가공을 거쳐 부품이 고객에게 전달되어 조립 공정에 투입됩니다.

안정적인 생산, 최적의 사이클 타임, 그리고 최소한의 결함을 보장하는 공정을 구현하는 것이 무엇보다 중요합니다. 개발 단계에서는 온도 설정이 적절하지 않아 패널 부품이 간헐적으로 소손되거나 접힘이 발생하는 문제가 나타났으며, 이는 지속적인 온도 모니터링과 복사 히터의 정밀한 제어가 얼마나 중요한지를 분명히 보여주었습니다.

이러한 과제를 해결하기 위해서는 플라스틱 시트 전반의 온도 프로파일을 시각적으로 표시하고, 히터 온도 제어를 단순화하며, 설비 가동률을 극대화하는 작업이 핵심적입니다. 이러한 노력은 사이클 타임을 단축하고 생산 효율을 향상시키는 데 기여할 뿐만 아니라, 최고 수준의 품질 기준을 유지하는 데에도 중요한 역할을 합니다. 이는 고객 만족도와 충성도에 직접적인 영향을 미칩니다. 열성형 공정 전반에 걸친 일관된 온도 제어는 자동차 산업의 엄격한 요구를 충족하는 고품질 외장 부품을 생산하는 핵심 요소이며, 궁극적으로는 기업의 명성을 보호하고 고객의 신뢰를 확보하는 기반이 됩니다.

자동차 외장 부품 생산에서 열성형 공정의 과제 극복
적외선 기술을 활용한 자동차 부품 열성형 공정의 온도 제어 최적화

혁신적인 열성형 및 사출성형 기술을 제공하는 종합 솔루션 기업인 Gubesch Group은 Optris PI 시리즈 적외선 카메라를 전략적으로 활용하여 자동차 외장 부품의 생산 공정을 개선하고 있습니다.

초기에는 소재 양쪽에 파이로미터를 설치해 온도를 모니터링하려 했으나, 소재 전반에 걸친 온도 편차가 커서 충분한 결과를 얻지 못했습니다. 여러 대의 파이로미터를 일렬로 설치하는 방법도 고려되었지만, 확보할 수 있는 해상도가 너무 낮아 효과적인 해결책이 되지 못했습니다.

Optris PI 적외선 카메라는 이상적인 해결책을 제공했습니다. 이 카메라는 넓은 영역의 온도를 측정할 수 있어, 국부적인 고온 및 저온 지점을 포함한 개별 온도 편차를 정확하게 포착하고, 복합 섬유 시트 전체에 대한 종합적인 온도 분포 프로파일을 제공합니다. 성능을 최적화하기 위해 64° 광각 렌즈가 장착된 열화상 카메라를 스타터 필드의 상부 및 하부 가열 구간에 각각 설치했습니다. 가열 시스템과 매우 가까운 위치 특성상 주변 온도가 최대 315 °C까지 상승할 수 있기 때문에, 카메라는 수냉식 하우징에 장착되었으며 추가로 분리형 플레이트를 적용해 주변 온도를 35~40 °C 범위로 안정적으로 유지했습니다. 이러한 구성 덕분에 카메라의 내부 온도는 최대 허용 작동 온도인 50 °C 이하로 유지되며, 해당 온도는 Optris PIX Connect 소프트웨어를 통해 지속적으로 모니터링됩니다.

Optris PIX Connect 소프트웨어는 온도 평가 과정에서 핵심적인 역할을 합니다. 이 소프트웨어는 온도를 분석하고 기록하는 기능뿐만 아니라 공정을 자동으로 제어할 수 있는 종합적인 적외선 카메라 소프트웨어를 사용자에게 제공합니다. 또한 최대 80Hz의 속도로 영상 및 스냅샷 녹화를 지원하며, 고객의 특정 요구 사항에 맞게 높은 수준의 사용자 맞춤 설정이 가능합니다.

운영의 편의성을 높이기 위해, 설비 운영자를 위한 권장 조치 사항과 함께 알람이 팝업 창으로 표시되어 신속하고 정확한 대응을 가능하게 합니다. 카메라는 USB 인터페이스를 통해 컴퓨터와 연결되며, 카메라에 탑재된 프로세스 인터페이스(PIF)를 통해 외부 트리거 신호를 수신할 수 있습니다. 이를 통해 설비 제어 시스템에서 전달되는 전압 신호에 의해 자동으로 스냅샷이 촬영되며, 해당 스냅샷은 디스플레이 히스토리에 저장되어 공정 문서화의 중요한 자료로 활용됩니다.

적외선 기술을 활용한 자동차 부품 열성형 공정의 온도 제어 최적화
열성형 공정에서 적외선 카메라의 전략적 활용을 통한 수율 및 품질 극대화

Gubesch Group에서 Optris PI 열화상 카메라를 적용한 결과, 신뢰할 수 있는 온도 모니터링과 복사 가열기의 정밀 제어를 통해 생산 공정을 최적화함으로써 큰 성과를 거두었습니다. 이와 같은 고도화된 온도 제어를 통해 최대 가열 출력 조건에서도 90초의 최적 사이클 타임을 달성할 수 있었으며, 이는 수율과 생산성을 크게 향상시키는 데 기여했습니다. 또한 일정한 온도 프로파일을 안정적으로 유지함으로써 불량 및 스크랩 발생량이 크게 감소했습니다.

Gubesch Group에 있어 가장 큰 장점은 최고 수준의 품질 기준을 안정적으로 유지할 수 있다는 점입니다. 정밀한 가열 온도 제어는 고객의 엄격한 요구 사항을 충족시키며, 이는 고객 충성도를 높이고 주문 물량 증가로 이어지고 있습니다. 굽힘 공정의 폴딩 유닛에서 파이로미터를 사용하며 쌓아온 긍정적인 경험을 바탕으로, Gubesch Group은 Optris PI를 자연스러운 선택으로 결정했습니다. Optris 장비의 높은 신뢰성과 함께, 다양한 적외선 측정 장비, 액세서리, 소프트웨어 옵션으로 구성된 폭넓은 포트폴리오는 새로운 양산 라인 구축에 있어 매우 중요한 가치로 작용했습니다.

Optris는 산업용 플러그를 갖춘 IP67 등급의 카메라를 포함한 견고한 열화상 솔루션을 제공할 뿐만 아니라, 냉각 하우징과 USB 인터페이스를 통한 기존 설비 시스템과의 원활한 통합과 같은 필수 구성 요소도 함께 제공합니다. 또한 열화상 분석을 위한 라이선스 비용이 없는 종합 카메라 소프트웨어와 데이터 전송을 위한 소프트웨어 인터페이스를 무료로 제공함으로써, 본 적용 사례에서 Optris PI 열화상 카메라를 선택하는 결정에 더욱 확신을 더해주었습니다.

열성형 공정에서 적외선 카메라의 전략적 활용을 통한 수율 및 품질 극대화

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