[금형제작실험] CAD/CAM/CAE 통합 금형제작용 시스템, Space-E 시리즈 & 가공경로(Tool Path)의 종류 & 5축 가공(5-Axis Machining) 특징과 사례 & Power Mill & 금형산업의 경쟁력

소개글

[금형제작실험] CAD/CAM/CAE 통합 금형제작용 시스템, Space-E 시리즈 & 가공경로(Tool Path)의 종류 & 5축 가공(5-Axis Machining) 특징과 사례 & Power Mill & 금형산업의 경쟁력에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 금형제작에 있어서 CAD/CAM/CAE의 활용방법을 제품의 예를 들어서 구체적으로 설명하시오.

< CAD/CAM/CAE 통합 금형제작용 시스템, Space-E 시리즈 >

1. Space-Ｅ Family
(1) Space-Ｅ/Modeler(금형제작용 모델링 시스템)
(2) Space-Ｅ/Cam
(3) Space-Ｅ/Mold(3차원 형설계 시스템)
(4) Space-Ｅ/Draw
2. Space-Ｅ의 향후 계획


2. 가공경로(Tool Path)의 종류를 나열하여 각각의 주요 특징에 대해 기술하고, 가공조건과 가공면의 표면조도와의 상관관계를 상세히 설명하시오.

1. 등고선 가공
2. 로터리가공(Rotary Finishing)
3. 3D 옵셋 가공
4. 멀티펜슬 가공
5. 펜슬 가공
6. 라스터, 방사선, 나선형, 패턴 가공
7. 플런지 가공
8. 옵티마이즈 등고선 가공
9. Offset가공
10. constant Z가공
11. 프로파일 가공
12. 레이스 라인 가공 방법
13. 트로코이달 가공 방법
14. 자동 트로코이달 가공 방법
15. 가공면의 표면조도


3. 5축 가공(5-Axis Machining)에는 위치결정 5축(3+2축)가공과 연속 5축 가공이 있다. 각각의 5축 가공의 특징에 대해서 설명하고, 5축 가공을 이용한 가공사례를 제시하시오.

1. 5축 이란
2. 5축가공의 종류
3. 가공사례-Aero Part


4. CAM S/W인 Power Mill에 대해 조사하고 그 특징을 설명하시오.
1. PowerMill 필요성
2. PowerMill 특징
3. PowerMill 기능


6. 금형산업의 경쟁력에 대해 조사하시오.

본문내용

할수 있도록 OPEN GL을 채택 하였고, 프로그램의 모든 기능이 메뉴로 선택 가능 하고,가공 효율의 최대화, 공회전의 최소화 가우징 방지 기능을 제공하여 가공 데이타 산출에 소요되는 시간을 크게 줄여준다.
2. PowerMill 특징
- 상태가 좋지않은 데이타도 오치를 조정할수있으며 GAP이 존재 하더라도 가공 가능
- DUCT 의 Triangle data 를 그대로 사용 가능
- 교육 및 실무의 쉬운 적용
- 데이터 인터페이스
- 외부 모델의 분석
- 일괄 배치 작업
- 툴패스 편집의 용이성
- 자동 피드 조절
- 다양한 NC 컨트롤러 제공
- 툴패스 계산의 최소화
- 표준화된 가공의 데이터베이스 구성
- 고속 가공용 툴패스 생성
3. PowerMill 기능
(1) 황삭 (Roughing)
① 공구 경로 길이와 공구의 이동 등을 고려하여 가장 적절한 Raster방향을 자동적으로 결정 한다.
② Pocket가공시 가장 적은 시간에 효과적으로 가공할 수 있도록 방향을 결정하여 준다.
③ 길이 방향의 가공에서 이미 가공이 완료되어 Raster가공이 필요 없는 경우에는 자동적으로 삭제 된다.
④ 고속이동시 공구가 안전높이 까지 올라가지 않고 이동에 필요한 최소의 거리로 제한 하여 가공시간을 줄여 준다.
⑤ 공구 경로의 최적화로 과도절삭 부하방지.(Minimise full width cuts)
(2) 정삭 (Finishing)
① 시작 MARK를 제거하기 위한 circular lead in, out.
② 지정한 경사각 이내의 완만한 영역만 가공.(Shallow Region)
③ 원하는 영역을 지정하여 각도와 방향을 임의대로 조정하여 가공.(Projection Milling)
④ 안쪽 모서리에 대한 자동잔삭.(Corner Picking.)
⑤ 복잡한 3차원 형상에 대하여 안쪽 모서리를 따라 1회전 가공. (Pencil Milling)
(3) 가공 경로 수정 (Toolpath Editing)
① Mirror, Rotate, Move - Mirror 후 가공방향 조정 가능.
② 임의의 line에 대하여 Trim.
③ 2개의 TOOLPATH를 Join하여 공구의 이동시간 단축.
④ Tool과 Shank의 충돌 check.
⑤ Collision영역의 Toolpath Editing
(4)가공 모의 해석
① 실제와 같은 3차원 모의 해석 가능.
② 가공 공정의 시각적 확인.
③ 재료와 가공시간의 절약
6. 금형산업의 경쟁력에 대해 조사하시오.
- 금형은 자동차, 가전제품 등의 부품과 외장을 만들기 위한 필수품으로 그 가운데에서도
정밀금형은 그동안 일본이 주도했던 시장이었음. 하지만 2006년을 정점으로 일본 국내의 금형 생산량이 지속적으로 감소함. 2011년에는 전년대비 약 2% 증가한 약 1조1000억 엔의 생산액을 기록함.
-지속되는 불황으로 국내 투자 수요가 줄고 비용 절감을 위한 해외 생산이 증가한 것이 주된 원인임.
-지역별로는 자동차 공업의 중심인 아이치현이 가장 높은 생산액을 보였으며 지난해 3위였던 오사카 부가 2위로 부상했음.
-관동지역에 비해 지진의 영향이 적었던 관서지역 시장이 상대적으로 활성화됨.
연도별 일본 금형시장 추이(총 생산액 기준)
(단위: 백만 엔)
지역별 금형 생산액 (2012년)
(단위: 백만 엔, %)
생산액
점유율
아이치현
162,214
15.3
오사카부
86,922
8.2
시즈오카현
81,796
7.7
카나가와현
77,462
7.3
기후현
47,683
4.5
<자료원 : 일본 금형공업회 >
- 하지만 수출은 호조를 보이며 지속 증가함. 2009년에 2300억 엔, 2010년에 2400억 엔, 2011년에는 2700억 엔의 수출 성장세를 기록 중임.
- 수출이 늘어난 요인으로는 일본 최종 사용자의 해외진출, 특히 동남아시아나 중국으로 공장이전 증가가 큰 요인으로 꼽힘.
- 태국 홍수 영향을 받은 일본 기업의 신규 금형 구매가 증가하고메인테넌스 수요가 늘면서 수출이 증가함.
- CAD로 정밀설계가 가능해지면서 어디에서나 생산 후 조립이 가능해져 분할 발주가 가능하게 돼 가격경쟁이 치열해짐.
- 과거 한 세트 전체로 발주하던 것이 4∼5개사가 서로 견적서를 내는 상황이 도래해 일본 금형업계의 수익성 악화를 초래함.
- 금형산업의 자동화 제고에 따라 숙련 노동자의 필요성이 저하됨에 따라 숙련노동자의 숙련으로 인한 일본의 경쟁우위가 상실됨.
- 닛케이 신문사가 실시한 제10 회 '금형 조사'(2012년 4월/ 회답 기업 수 113개)결과, 일본 금형기업들의 해외 생산에 적극적인 것으로 나타남.
- '해외 생산을 한다'는 응답이 32.7 %, '앞으로 예정'도 포함하면 44.2 %로 전회 조사에 비해 15 % 포인트 가까이 증가. '해외 수주 활동을 함(예정 포함)'으로 응답한 기업도 52.7%로 처음으로 절반을 넘음.
- 성장성이 큰 신흥국가 등 사업 확대가 목적으로 나타남. 조사에서는 업계를 둘러싼 수익 환경이 한층 어려워져 70%의 기업이 금형 단가가 '떨어졌다'라고 답했음.
- 2011년 9월에는 후쿠야마현의 금형 중소기업 18개사 공동으로 인도네시아에 진출하는 등 지역 금형조합을 중심으로 지역 내 기업들의 해외진출을 지원하는 움직임도 나타남.
<자료원: 닛케이 비즈니스>
- 일본의 금형업계는 점점 치열해지는 가격경쟁에서 생존을 위해 해외진출을 선택함. 주로 자동차 등의 최종 사용자의 해외 생산기지로 진출하는 것이 일반적이지만 최근 한국의 FTA 등을 활용하기 위한 한국 진출 움직임도 눈에 띔.
- 중국, 동남아보다 상대적으로 리스크가 적은 한국에 메리트를 느낌.
- 한국의 對일본 금형 수출은 견조한 증가세를 보여 지난 1994년 처음으로 흑자를 달성한 이후 작년에는 약 2억5000만 달러 흑자를 기록함. 하지만 아시아 등 신흥시장에서는 일본기업과의 치열한 경쟁이 예상됨.
- 기존의 일본 국내 시장보다 해외 진출을 추진하는 일본 기업과의 공동 진출방안 모색이 필요함.
- 특히, 중국의 저렴한 생산원가와 한국의 생산능력, 일본의 기술력을 시너지로 활용하는 한·중·일 3자 협력방안도 검토할 필요가 있음.

키워드

금형,   CAM,   기계공학,   Space-E ,   금형제작용 시스템,   5축 가공,   Power Mill