계약업체와 OEM을 위한 MDM 용접

일반적인 용접 공정과 폭넓은 자동화 옵션을 특징으로 하는 MDM 용접용 다양한 기계 제품군의 이점을 알아보십시오.

2023년 5월 11일, Coherent 제공

용접이 필요한 장치, 기구 및 임플란트의 경우 최적의 MDM 공급망 형식은 다양한 요인에 따라 달라지며, 심지어 동일한 제조업체라도 제품마다 다릅니다.

그러나 수량과 배치 크기는 사실상 언제나 고려해야 할 주요 사항입니다. 예를 들어, 배치 간에 변화가 많은 소량의 서브 어셈블리를 용접하는 경우에는 전문 생산 공장에 위탁할 때가 종종 있습니다. 반면에 하나의 장치를 대량으로 작업할 때는(예: 100,000개 이상) 일반적으로 부품 처리 자동화에 대한 투자가 필요하며, 이런 작업은 종종 전용 용접 기계나 생산 라인에 통합된 용접 하위 시스템을 사용하여 사내에서 진행되기도 합니다.

그림 1. 레이저 용접은 관형 또는 비대칭 형태를 띠는 장치와 기구(예: 내시경)에 매우 적합합니다.

제조업체나 하청업체나 필요하지 않은 기능을 구매하는 것은 의미가 없으며 정말로 필요한 기능을 희생하는 것은 경제성이 없습니다.

바로 그 때문에 Coherent가 유연한 모듈식 용접 제품 라인을 보유하고 있는 것입니다. 예를 들어 대규모 제조업체나 맞춤형 라인 빌더에게는 레이저와 용접 헤드 그리고 일부 레이저 빔 모니터링을 조합해서 공급하는 경우가 많습니다.

그러나 독립형 솔루션이 필요한 업체에게는 Coherent ExactWeld 시리즈 같은 턴키 기계를 제공합니다. 그리고 이어서 언급하겠지만 이런 기계들의 경우에도 고객이 해당 MDM 용접 시나리오에 적합한 옵션들만 선택할 수 있습니다. 그리고 당사는 부품 로딩/언로딩과 핸들링을 작업자가 수행하는 "수동 용접기"도 제공하고 있습니다.

그러나 수동 용접의 경우에도 당사에서는 동일한 레이저 소스와 유사한 빔 유도 광학 장치 그리고 공정 헤드를 사용하기 때문에 모든 레이저 스폿 용접이 CNC 제어 자동화 기계의 경우와 정확히 동일합니다. 그러므로 공정을 자동화의 특정 수준에서 다른 수준으로 쉽게 옮길 수 있으며 동시에 높은 수율과 제품 품질을 일정하게 유지할 수 있습니다.

자동화 옵션

여러 가지 기계 옵션들이 전체 용접 공정에 어떻게 매핑되는지 살펴보겠습니다. 용접 공정은 다음과 같이 5가지 중요한 단계로 나눌 수 있으며 각각의 단계에서 모든 배치와 모든 단위의 세부 정보를 선택적으로 자동화, 기록 및 보관할 수 있습니다.

재료 취급. 이것은 모든 MDM 용접 분야에서 작업을 올바르게 수행하는 데 있어서 핵심적인 시간/비용 요소입니다. Coherent의 기계는 이 부분에서 모든 옵션을 지원합니다. 가장 간단한 방법은 모든 부품을 기계에 수동으로 배치하는 수동 로딩/언로딩입니다. 소형 부품에 일반적으로 사용되는 자동화 옵션은 기계가 인계받기 전에 부품을 트레이에 수동으로 로드하는 트레이 로딩입니다. 그리고 가장 많이 자동화된 옵션은 기계가 용기에서 부품을 픽업하는 로봇형 "픽 앤 플레이스(pick and place)"입니다.

전처리. 이 과정은 레이저 빔을 적용하기 전에 부품을 배치하고 정렬하는 작업입니다. 여기서 가장 간단한 방법은 스폿 용접과 간단한 선형 이음새에 십자선과 조이스틱을 사용하여 수동으로 이 작업을 수행하는 것입니다. 아니면 3D 머신 비전 정렬을 이용하여 완전히 자동화할 수도 있습니다.

레이저 모니터링. 레이저 빔은 정밀하고 비접촉식이기는 하지만 하나의 도구입니다. 그리고 도구라면 항상 날카롭고 올바르게 정렬되어 있는지 확인하는 것이 중요합니다. 자동화 빔 모니터링(BeamInspect라고 함)은 모든 용접 분야에서 수율을 극대화하는 방법을 찾을 때 중요한 기능으로, 특히 이종 금속을 접합하거나 얇은 와이어를 용접하는 등의 까다로운 작업에 적합합니다.

용접. 레이저 빔의 모니터링 외에도, 용접이 진행될 때 용접 공정 자체의 모니터링을 위한 자동화 옵션이 있습니다. Coherent의 SmartSense+는 후방 반사 레이저 광과 공정 자체에서 방출되는 빛을 기반으로 한 새롭고 경제적인 시스템입니다. 이 시스템에 용접 공정 도중이나 그 이후에 접합부의 열 균열과 같은 문제를 파악할 수 있는 음향 및 접촉 감지 기능이 포함되기도 합니다. 물론 목표는 수율을 극대화하는 것입니다.

그림 2. ExactWeld와 같은 자동 용접기는 레이저와 공정의 모든 중요한 세부 사항을 모니터링하기 위해 센서를 여러 개 사용합니다(그림으로 강조 표시한 부분).

공정 후 검증 및 QC. 이 공정은 예전부터 용접 공정과 별도로 처리되었습니다. 그러나 대량 생산의 경우에는 머신 비전을 기반으로 하여 이 기능을 용접 기계 자체에 통합하는 방식이 더 낫습니다.

안전한 공정 제어를 위한 소프트웨어

이러한 모든 부분이 완전하게 자동화된다면 여러 가지 기술이 적용된 수많은 기능을 사용할 수 있게 될 것입니다. 이 모든 자동화의 속도와 효율성을 최대한 활용하기 위한 핵심은 모든 것을 하나의 인터페이스에 통합해주는 간소화된 소프트웨어 제어입니다.

Coherent에서는 모든 ExactWeld 기계에서 작동하는 Laser FrameWork라는 Coherent만의 소프트웨어 플랫폼을 제공하고 있습니다. 이 플랫폼은 더 빠른 작업 설정, 작업자 생산성 증가, 생산 오류 감소, 직원 교육 감소를 지원하기 위해 만들어졌습니다.

사용자가 가공, 검사 그리고 기타 자동화 단계들을 쉽게 지정한 다음 이 단계들을 완전한 작업 레시피로 결합할 수 있는 직관적이고 강력한 터치스크린 인터페이스입니다. 모든 작업이 간단한 드래그 앤 드롭을 통해 이루어지며 모든 과정이 완벽하게 기록되고 보관됩니다. 완전히 숙련되지 않은 작업자라도 이 레시피를 호출하고 실행할 수 있습니다. 보안 액세스 수준이 다양해서 작업자가 어떤 식으로든 실수로 공정을 수정할 위험을 방지할 수 있습니다.

Laser FrameWork는 모든 "스마트 제조" 환경(즉, IoT)에서 원활하게 작동합니다. Coherent의 기계나 서브 시스템을 다른 공장 자동화 시스템과 통합해주는 다양한 통신 프로토콜과 인터페이스 옵션을 포함해 광범위한 연결 기능을 제공합니다.

그림 3. Laser FrameWork는 사용하기 쉬운 단일 GUI를 통해 기계 프로그래밍, 제어, 작동 및 검사 등 모든 측면을 통합하는 고급 소프트웨어 운영 환경입니다.

용접을 절단 및 마킹과 결합해주는 MDM

정형외과나 심혈관 계통에 사용되는 임플란트와 같은 기기를 제조하려면 미세 용접뿐 아니라 정밀 절단도 필요합니다. Coherent는 스텐트나 기타 관형 제품에 최적화되어 널리 사용되고 있는 StarCut Tube 시리즈를 비롯한 레이저 절단기 분야의 선도 기업입니다. 많은 제품들이 또 다른 레이저 기반 공정, 즉 영구 마킹을 필요로 합니다. 이것은 기구와 일회용품에서 UDI의 필요성을 충족해줍니다. 특히, 로봇 수술에 사용되는 팁-투-튜브(tip-to-tube) 용접 부품을 예로 들 수 있습니다. Coherent는 내식성 마크를 위한 레이저 블랙 마킹 시스템을 포함하여 다양한 마킹 기계 및 하위 시스템을 제공합니다. 또한 Laser FrameWork 소프트웨어는 계약업체와 사내 제조업체 모두를 위해 마킹 통합을 간소화합니다.

전 세계 응용 분야 지원 및 서비스

제조업체와 계약 주문 생산 공장 모두 공정 개발, 특히 얇은 와이어 용접이나 이종 금속 결합과 같은 어려운 용접 작업에 대해 전문가의 도움을 받을 수 있습니다.

Coherent Labs는 당사 응용 분야 연구소의 글로벌 네트워크로 미국, 중국 및 EU에 위치하고 있습니다. 연구소는 모든 종류의 용접 문제 해결에 관한 폭넓은 경험을 지닌 인력으로 구성되어 있습니다. 이 같은 경험을 활용하여 개발 시간과 비용을 줄이십시오.

MDM은 글로벌 제조의 비중이 점점 더 높아지고 있는 산업입니다. Coherent는 필요할 때마다 신속한 현지 지원을 제공하는 전 세계 서비스 네트워크를 통해 이러한 추세를 지원합니다. 이러한 지원과 함께 예측 유지보수 및 원격 진단용으로 구성된 기계를 통해 공정 위치나 하청업체에 상관없이, 비용이 많이 드는 계획에 없던 가동 중지 시간을 사실상 없앨 수 있습니다.

Coherent는 MDM 산업의 필수 파트너

레이저 용접은 많은 MDM 산업 제품의 제조에서 필수적인 단계입니다. 대량 제조업체든 전문 계약업체든 관계없이 성능, 신뢰성 및 경제성 측면에서 레이저 용접의 잠재력을 극대화하기는 어려울 수 있습니다. Coherent와의 파트너십을 구축하면 당사의 서비스 및 숙련된 지원팀과 함께 광범위한 기계 및 옵션 덕분에 이러한 모든 영역에서 위험을 없앨 수 있습니다.

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