지속적인 최적화를 위하여 제작 프로세스에 대한 카메라 기반의 제작 프로세스 모니터링을 통한 획기적인 품질보증 비용절감

▲ 3D 프린팅 기술과 품질을 선도하는 EOS는 세계최초 광학 단층촬영(OT : Optical Tomography) 상용시스템 ‘EOSTATE Exposure OT’를 출시했다. 제작진행 중의 EOSTATE Exposure OT 실시간 화면

전 세계 산업용 금속 및 폴리머 3D 프린팅 기술과 품질을 선도하는 EOS(http://www.eos.info/en)는 지난 7월 26일, EOSTATE 모니터링 제품군을 확장했다고 밝혔다.

이번에 새롭게 출시한 ‘EOSTATE Exposure OT’는 세계최초 광학 단층촬영(OT : Optical Tomography) 상용 시스템이다. EOS M 290시스템의 금속적층 프로세스를 실시간으로 카메라를 통해 모니터링하고 기하형상 및 크기에 상관없이 제작 프로세스 전체에 걸쳐 레이어 별로 각 제작 부속품을 완벽하게 매핑한다.

EOS 최고기술경영자인 Tobias Abeln 박사는 “EOS는 EOSTATE Exposure를 통해 보다 포괄적인 프로세스 모니터링 및 품질 보증을 제공한다. 이 시스템은 우주항공 산업 등 엄격한 검사 요구조건을 충족해야 하는 고객에게 도움이 될 것이다. 반복 생산되는 부속품 품질의 재현성이 가장 중요한 제품양산에서 품질보증은 필수적이다. 제작 프로세스 초기단계에 모니터링 프로세스가 수행되면 품질보증에 수반되는 비용을 상당히 절감할 수 있다. 결론적으로 부품 당 생산비용을 감소할 수 있다”고 설명했다.

MTU와의 파트너십으로 개발, 그리고 파일럿 고객 Liebherr와 IPC

EOSTATE Exposure OT 시스템은 EOS의 전략적 파트너인 MTU Aero Engines와의 긴밀한 협업 하에 개발되었다. 결함의 징후가 발견되는 부품을 조기에 불량 처리할 수 있어, 기술적 컴퓨터 단층촬영(CT)을 통한 비파괴 검사와 같은 후속비용을 상당히 절감할 수 있다. MTU Aero Engines에서 EOSTATE Exposure OT는 제품 양산단계에서의 활용을 주목적으로 개발되었으며 여러 달 동안의 현장 테스트를 통해 그 효율성을 검증했다. 파일럿 고객인 Liebherr와 IPC는 파일럿 단계 이후에도 이 시스템을 계속 사용하고 제조 프로세스에 통합할 계획이다.

MTU 적층제조부문 선임 컨설턴트인 Jürgen Kraus 박사는 “MTU Aero Engines는 적층제조의 잠재성을 일찍이 파악했다. 그러나 지금까지 우리는 이 분야에 대한 경험이 없었기에 대규모 제조용 부품 품질평가를 위한 충분한 데이터를 확보하지 못한 상태였다. 이제 EOSTATE Exposure OT와 함께라면 이 모든 것을 해낼 수 있다는 확신을 갖게 되었다. 새로운 OT 솔루션은 현장 테스트에서 그 성능을 증명했으며 다른 고객들 역시 그 혜택을 누릴 수 있게 되어 매우 기쁘다. 이 솔루션은 진정한 부가 가치를 제공한다”고 설명했다.

Liebherr의 적층 제조/TRPI 연구 및 기술부문 리드 엔지니어인 Alexander Altmann은 “우리는 EOSTATE Exposure OT 및 EOSTATE MeltPool을 사용하고 있으며, 이 두 가지 기술이 티타늄 부품 적층제조의 공정상 품질에 영향을 줄 수 있는 현상에 대한 깊은 이해에 도움이 될 것이라고 생각한다. 중장기적으로, 우리는 적층 제조기술을 사용하여 매우 복잡한 항공기 제어시스템 부품을 생산하고자 한다. 이때, EOS의 실시간 프로세스 모니터링은 경제적 측면에서 또한 자립 가능한 프로세스 체인을 만들어내기 위해 매우 중요한 요소이다. CT 등 널리 사용되는 비파괴 검사 프로세스는 밸브 블록 제조에서 매우 까다롭고 비용이 많이 소요되는 공정이기 때문이다”고 말했다.

▲ EOS의 EOSTATE Exposure OT는 분석을 위해 프로세스를 실시간으로 카메라를 통해 모니터링하고 소프트웨어가 제조된 부품의 상세부분을 확대한다.

광학 단층촬영 : 프로세스 동작 원리

광학 단층촬영(Optical Tomography)은 시스템 내 챔버에 고해상도 카메라를 장착하여 노출 프로세스를 완벽하게 모니터링 한다. 이 카메라는 역동적이며, 적층제조 프로세스 전체에 걸쳐 근적외선 범위 내 고주파수로 제작 플랫폼 전체를 기록하므로 전체 제작공간에 걸쳐 발생하는 재료의 용융과정에 대한 상세 데이터를 제공한다.

특수한 소프트웨어를 사용하여 캡처한 데이터를 기반으로, 적층제조 과정의 강철, 알루미늄, 티타늄 및 다양한 합금재료의 용융과정을 매우 상세하게 분석하고 모니터링할 수 있다. 파라미터를 통해 개별적으로 지정한 ‘정상범위’로부터 편차가 발생할 경우 그 영역을 별도로 표시한다. 보다 대량의 데이터가 축적됨에 따라 제조부품의 품질에 영향을 주는 요인을 보다 정밀하게 파악할 수 있다.

EOSTATE Exposure OT는 더 많은 데이터를 축적할수록 더욱 지능이 향상되는 자가 학습 시스템이다. 사용자가 구성요소의 특정 파라미터에 대해 더욱 깊이 파악할수록, 제조부품의 품질 및 밀도를 더욱 정확하게 평가할 수 있다. 궁극적인 목표는 제작과정에서 발생한 결함의 징후를 조기에 파악하고 결함부품에 대한 추가 시간적, 비용적 손실을 줄이는 것이다.