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디지털 트윈의 꿈 실현

CAD / CAM 전문가와 CNC 전문가 간의 대화는 외부인에게 혼란스럽게 들릴 수 있습니다. 예를들어, 최근 많은 기업들이 '디지털 트윈'을 원하는 것에 대해 많은 논의가 있습니다. 그렇다면, 정확히 디지털 트윈이 무엇일까요? 그리고, 그것을 통하여 무엇을 얻을 수 있을까요?

디지털 트윈

개인의 요구에 맞춰진 제품이 증가하고 있고, 제품의 수명 주기 또한 단축됨에 따라 CNC 계약자에게 새로운 과제가 제기되고 있습니다. 경쟁 및 비용 압박이 커지면서 결과적으로 생산 프로세스가 점점 더 효율적으로 변해야만 합니다. 그러한 관점에서, 기계가 가장 생산적이어야 합니다. 다시말해, 비생산적인 시간을 최소화 해야하며, 가능한 많은 작업을 생산 계획 단계로 이전시켜야 합니다. 이것은 기업에서 가공 공정을 디지털화 하기 위한 가장 중요한 목표입니다. 디지털화의 중요한 첫 번째  단계는 CAD / CAM CNC 프로세스 체인을 사용하는 것입니다. 따라서 생산 계획의 일환으로 프로그래밍, 시뮬레이션 및 셋업 단계를 오프라인으로 수행 할 수 있습니다.


원활한 가공 공정을 위한 완전한 트윈

CAD / CAM CNC 프로세스 체인의 통합 및 완성도가 높을수록 디지털 맵의 현실성이 높아지며, 이로서 생산성이 더욱 향상됩니다. 실제 프로세스와 디지털 프로세스가 거의 유사하기 때문에 생산 프로세스의 디지털 맵을 다른 말로 "디지털 트윈"이라고도 부릅니다. 지멘스는 NX CAD / CAM 시스템과 SINUMERIK CNC 시스템을 결합하여 전 가공 공정을위한 디지털 트윈을 제공합니다

통합 된 CAD / CAM CNC 프로세스 체인

CAD (Computer-Aided Design)는 컴퓨터가 지원하는 디자인 및 개발 프로세스입니다. 제품은 화면상에서 마지막 세부 사항까지 생성 됩니다. CAD는 기술 도면과 유사하지만, NX-CAD와 같은 최신 시스템으로 발전하였습니다. 예를 들어, 유한 요소 해석 또는 유동 및 열전달 해석은 개발의 초기 단계에서 수행 될 수 있습니다. 하지만, CAD는 CNC 생산 계획에서 또한 중요한 역할을 담당합니다. 그것은 제공된 CAD 데이터를 구조적으로 변경하는 것이 아니라, 적용 가능시 분석 및 CNC 생산을 위한 CAD 데이터를 추가하는 것입니다. CNC 생산 계획에서 기술자는 CAD를 사용하여 클램핑 보조 장치, 특수 공구 또는보다 복잡한 형상을 모델링 할 때 만큼은 디자이너가 됩니다. 이런 관점에서 NX는 CAD와 CAM 모듈을 통합한 것이 생산성 향상을 위한 핵심 요소입니다.

CAM (Computer-Aided Manufacturing)은 NC 코드를 생성하기 위해 CNC 공작 기계와 독립적인 소프트웨어를 사용합니다. 작업장 지향적 프로그래밍(WOP)과 달리 NC 프로그램은 생산 계획 단계에서 작성됩니다. CAM 시스템의 주요 임무는 CAD 데이터를 공구 경로로 변환하는 것입니다. 따라서, CAM 시스템과 CNC 컨트롤러의 통합이 아주 큰 이점이라고 할 수 있습니다. 예를 들어, 자유 곡면을 가공 할 때 CAM 시스템이 CNC의 속도를 정확하게 매개 변수화하는 것이 매우 중요합니다. 이러한 관점에서, NX와 SINUMERIK 간의 완벽한 일치가 필요합니다. 예를들어, NX는 필요한 데이터와 함께 고속 사이클인 CYCLE832를 제공하고, 공작기계의 SINUMERIK을 통해 퍼포먼스를 극대화 시킵니다.

점점 더 복잡해지는 기계 컨셉은 CNC 생산 계획 중에 이상적으로 충돌을 피하기 위한 조치가 필요함을 의미합니다. CAM 시스템은 CNC 생산에서 공정 효율과 신뢰성을 보장하는 시뮬레이션 모듈을 제공합니다. 공구 경로는 공구 정보와 형상 치수를 통합함으로써 확장 됩니다. 가상의 공작 기계를 통한 뮬레이션의 경우, 공구 경로가 기계의 3D 모델상에 표시됩니다. 이를 통해 공구와 공작물 간의 충돌 및 공구와 기계 또는 클램핑 장치 간의 충돌을 식별 할 수 있습니다. NX-CAM의 가상 시스템은 프로세스 안정성을 크게 향상시킵니다. 전통적인 CAM 시스템은 중립적인 CNC 공구 경로를 통한 시뮬레이션을 제공하지만 NX-CAM은 포스트 프로세서로 번역 된 CNC 파트 프로그램을 입력 값으로 사용합니다. 이는 NX가 CNC의 시뮬레이션 결과에 영향을 주는 요소를 포함한다는 것을 의미합니다. 결과는 기존의 CAM 시스템보다 더 정밀한 프로세스 안정성을 제공합니다.

SINUMERIK VNCK로 완벽한 시뮬레이션 구현

CNC 프로그램의 완벽한 시뮬레이션을 위한 기술적인 전제 조건은 CNC 커널을 CAD / CAM 에서 재현하는 것입니다. 여기에는 CNC 해석 및 CNC 보간기와 같은 일반적인 기능과 5 축 밀링 머신과 같은 기구학적 트랜스포메이션 계산이 포함됩니다. 일반적인 시뮬레이션 엔진을 통하여 NX-CAM은 다른 제조사의 CNC를 매우 정확하게 시뮬레이션 할 수 있는 보편적인 CNC 에뮬레이터를 가지고 있습니다.

SINUMERIK의 경우, 그러나 NX-CAM과 상호 작용하는 CNC 전용 가상 NC 커널(VNCK)을 제공하므로 보다 더 정확한 결과를 제공합니다. 이 VNCK는 해당 공작기계의 SINUMERIK가 동일하므로 시뮬레이션의 프로세스 이미지와 실제 가공 프로세스 이미지가 거의 유사하다고 할 수 있습니다. 이 때문에 SINUMERIK VNCK는 CNC 생산 계획의 툴로서, 특히 복잡한 기계 및 값 비싼 공작물을 사용하는 경우에 유용하게 사용할 수 있습니다. 이 통합의 또 다른 이점은 SINUMERIK VNCK의 시뮬레이션 된 프로그램 가공 시간은 실제 프로그램의 가공 시간과 거의 동일합니다. 이를 통해, 사용자 및 프로그래머는 시뮬레이션을 기반으로 견적 단계에서 단위 비용을 매우 정확하게 계산할 수 있습니다. SINUMERIK VNCK를 포함하는 SINUMERIK Operate 인터페이스 덕택으로 컴퓨터에서 CNC 프로그램의 실행을 PC에서도 확인할 수 있습니다. 앞선 사례에서는 이 VNCK를 통하여 새로운 부품의 셋업 시간을 최대 20 % 단축 할 수 있었습니다.

VNCK 애플리케이션은 대규모 금형 생산 업체와 복잡한 금형을 제작하는 제조업체에게 많은 도움이 될 것입니다. 그 이유는, 생산 비용을 사전에 투명하게 식별 할 수 있고 비생산적인 기계 시간을 피할 수 있기 때문입니다. 기계 제조사는 VNCK 애플리케이션을 일관된 생산 프로세스로 통합 할 때 최대 이점을 얻을 수 있습니다.

디지털 트윈의 전망

NX와 SINUMERIK의 결합은 프로세스 안정성과 프로세스 효율성을 높이는 것 외에도 더 많은 이점을 제공합니다. 프로세스 체인은 단일 소스에서 비롯되어 완벽하게 조화되어 인터페이스 조정 및 소프트웨어 업데이트 노력을 최소화합니다. NX 및 SINUMERIK과 같은 단일 공급 업체에서 확고하게 확립 된 완벽한 솔루션은 직원 및 자원 계획에서 보다 높은 신뢰성을 제공합니다. 대조적으로, 서로 다른 제조업체의 소프트웨어 모듈로 구성된 CAD / CAM CNC 프로세스 체인의 경우, 예를 들어 비 호환성으로 인해 인터페이스 적용 및  소프트웨어 업데이트의 형태로 추가 비용을 발생하게 됩니다. 또한 다른 제조업체의 소프트웨어 모듈을 결합 할 때는 항상 전문가의 작업이 필요합니다. 따라서, 전문가가 부족하거나 직원이 변경되는 경우 생산의 병목 현상이 발생할 수 있습니다.

지멘스는 SINUMERIK 및 NX를 통해 현재 단일 소스에서 CNC 기술과 CAD / CAM 시스템을 제공하는 유일한 공급 업체입니다. 두 서브 시스템의 매우 광범위한 시장 지위는 CAD / CAM / CNC 프로세스 체인에서 높은 수준의 투자 안전성을 보장합니다. 이는 디지털 트윈의 미래 전망 및 개발 기회를 의미합니다.