완전 자동 튜브 벤딩 장치는 상류 및 하류 공정을 통합하여 빠르고 오류 없는 처리, 반복성 및 안전성을 제공합니다. 이러한 통합은 모든 제조업체에 도움이 될 수 있지만, 특히 신흥 분야이지만 경쟁이 치열한 전기 자동차 생산 분야에 종사하는 기업에 매우 매력적입니다.
전기 자동차(EV)는 새로운 것이 아닙니다. 1900년대 초, 전기, 증기, 가솔린 엔진 차량이 등장하면서 전기 자동차 기술은 이미 틈새 시장을 넘어섰습니다. 가솔린 엔진이 한때 우위를 점했지만, 배터리 기술은 다시 돌아와 이제는 확고한 자리를 잡았습니다. 전 세계 많은 도시들이 화석 연료 차량 운행 금지를 발표하고 있고, 여러 국가들이 그러한 차량의 판매 금지 의사를 밝히고 있는 만큼, 대체 동력 시스템은 자동차 산업을 지배하게 될 것입니다. 이는 단지 시간 문제일 뿐입니다.
판매 수치를 보면 대체 연료 기반 차량이 수년간 꾸준히 성장해 왔음을 알 수 있습니다. 미국 환경보호청(EPA)에 따르면, 2020년 미국 전기차, 플러그인 하이브리드 전기차(PHEV), 연료전지차, 그리고 PHEV 이외의 하이브리드 차량을 포함한 미국 시장은 전체 시장의 7%를 차지했습니다. 이 시장은 불과 20년 전만 해도 거의 존재하지 않았습니다. 독일 연방 자동차국(BFA)의 수치는 이러한 추세를 더욱 분명하게 보여줍니다. 2021년 1월부터 11월까지 독일에서 신규 등록된 차량 중 대체 동력 차량의 비중은 약 35%에 달했습니다. 같은 기간 동안 신규 등록된 순수 전기차(BEV)의 비중은 약 11%였습니다. 승용차 부문에서 독일의 신규 전기차 판매 증가세는 특히 두드러집니다. 2020년 한 해 동안 신규 등록된 승용차 중 전기차의 비중은 6.7%였지만, 2021년 1월부터 11월까지는 25% 이상으로 급증했습니다.
이러한 변화는 자동차 제조업체와 전체 공급망에 극적인 변화를 가져오고 있습니다. 경량화는 핵심 주제이며, 차량이 가벼울수록 필요한 에너지가 줄어듭니다. 이는 또한 주행 거리를 늘려주는데, 이는 전기 자동차에 매우 중요합니다. 이러한 추세는 파이프 벤딩 요구 사항에도 변화를 가져왔으며, 특히 고강도 소재로 만들어진 얇은 벽 파이프와 같은 소형 고성능 부품에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 그러나 알루미늄이나 탄소 섬유 강화 플라스틱과 같은 경량 소재는 기존 강철보다 가격이 비싸고 가공하기가 더 어렵습니다. 이러한 추세와 관련하여 원형 이외의 형상 사용이 급격히 증가하고 있습니다. 경량 구조물은 점점 더 복잡하고 비대칭적인 형상과 다양한 단면을 요구하고 있습니다.
일반적인 자동차 제조 공정에서는 원형 튜브를 구부리고 하이드로포밍하여 최종 형상을 만듭니다. 이 방법은 강철 합금에는 적합하지만 다른 재료를 사용할 때는 문제가 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 탄소 섬유 강화 플라스틱은 저온에서 구부러지지 않습니다. 더욱이 알루미늄은 시간이 지남에 따라 경화되는 경향이 있어 문제가 복잡해집니다. 즉, 알루미늄 튜브나 프로파일은 제조 후 몇 달만 지나도 구부리기가 어렵거나 불가능해집니다. 또한, 원하는 단면이 원형이 아닌 경우, 특히 알루미늄을 사용할 때는 미리 정해진 공차를 준수하기가 훨씬 더 어렵습니다. 마지막으로, 전류를 전달하는 데 사용되는 기존 구리 케이블을 알루미늄 프로파일 및 로드로 대체하는 추세가 증가하고 있으며, 이는 새로운 굽힘 문제를 야기합니다. 알루미늄 부품은 굽힘 과정에서 절연체가 손상되지 않기 때문입니다.
전기 자동차로의 전환은 튜브 벤더 설계에 변화를 가져오고 있습니다. 미리 정의된 성능 매개변수를 가진 기존의 표준 튜브 벤더는 제조업체의 요구에 맞춰 조정할 수 있는 제품별 맞춤형 기계로 대체되고 있습니다. 벤딩 성능, 기하학적 측정값(벤딩 반경 및 튜브 길이 등), 툴링 공간 및 소프트웨어는 모두 제조업체의 특정 공정 및 제품 요구 사항에 더욱 잘 맞도록 조정됩니다.
이러한 변화는 이미 진행 중이며 앞으로 더욱 가속화될 것입니다. 이러한 프로젝트가 성공적으로 이루어지려면 시스템 공급업체는 벤딩 기술에 대한 전문 지식뿐만 아니라 공구 및 공정 설계에 대한 지식과 경험을 갖춰야 하며, 이는 기계 설계 단계 초기부터 통합되어야 합니다. 예를 들어, 다양한 단면을 가진 알루미늄 프로파일을 생산하려면 복잡한 공구 형상이 필요합니다. 따라서 이러한 공구의 개발 및 최적화된 설계가 점점 더 중요해지고 있습니다. 또한 CFRP 벤딩에는 소량의 열을 가하는 메커니즘이 필요합니다.
자동차 산업을 휩쓸고 있는 비용 압박은 공급망 전반에 걸쳐 느껴지고 있습니다. 짧은 생산 주기와 극도의 정밀도가 그 어느 때보다 중요해졌습니다. 경쟁력을 유지하려는 기업은 자원을 효율적으로 활용해야 합니다. 이는 시간과 물적 자원뿐만 아니라 인적 자원, 특히 제조 부문의 핵심 인력에도 적용됩니다. 이러한 분야에서 사용자 친화적이고 신뢰할 수 있는 프로세스는 비용 효율성을 향상시키는 핵심 요소입니다.
튜브 제조 및 자체 가공을 하는 OEM 업체들은 끊임없는 비용 압박과 기타 압력에 대응하기 위해 자사의 요구 사항을 정확하게 충족하는 고성능 기계를 찾고 있습니다. 최신 프레스 브레이크는 맞춤형 다중 반경 벤딩 툴과 같은 기능을 포함하는 다단계 기술 전략을 활용해야 하며, 이를 통해 벤딩 사이의 튜브 길이를 매우 짧게 하여 쉽고 정밀한 벤딩이 가능해야 합니다. 이러한 벤딩 기술의 발전은 다중 반경을 가진 튜브형 부품 제조, 벤딩 인 벤딩 시스템 또는 기타 복잡한 튜브 시스템 제조에 특히 효과적입니다. 복잡한 벤딩을 처리할 수 있는 기계는 사이클 시간을 단축할 수 있으며, 대량 생산 업체의 경우 부품당 몇 초만 절약해도 생산 효율성에 엄청난 긍정적인 영향을 미칠 수 있습니다.
또 다른 핵심 요소는 작업자와 기계 간의 상호 작용입니다. 기술은 사용자를 최대한 지원해야 합니다. 예를 들어, 벤딩 다이 후퇴 기능(벤딩 다이와 스윙 암이 별도로 작동하는 상황)을 통합하면 기계가 벤딩 공정 중에 다양한 튜브 형상을 조정하고 위치시킬 수 있습니다. 또 다른 프로그래밍 및 제어 개념은 현재 벤딩이 진행되는 동안 다음 벤딩을 위해 샤프트를 준비하기 시작합니다. 이를 위해서는 컨트롤러가 축 간의 상호 작용을 지속적이고 자동으로 모니터링하여 움직임을 조정해야 하지만, 이러한 프로그래밍 노력은 구성 요소 및 원하는 튜브 형상에 따라 사이클 시간을 20~40% 단축하는 큰 이점을 제공합니다.
대체 동력 시스템으로의 전환이 가속화됨에 따라 자동화는 그 어느 때보다 중요해졌습니다. 파이프 벤더 제조업체는 광범위한 자동화와 벤딩을 넘어선 워크플로우 통합 능력에 집중해야 합니다. 이는 대규모 시리즈 생산의 파이프 벤딩뿐만 아니라, 점점 더 소규모 시리즈 생산에도 적용됩니다.
Schwarze-Robitec의 CNC 80 E TB MR과 같은 최신 대량 생산용 프레스 브레이크는 자동차 공급망 제조업체의 요구 사항에 이상적입니다. 짧은 사이클 시간과 높은 자원 효율성과 같은 특성이 중요하며, 많은 제조업체는 용접 검사, 내장형 절단 장치 및 로봇 인터페이스와 같은 옵션을 활용합니다.
완전 자동 튜브 가공에서 일관된 품질의 벤딩 결과를 보장하기 위해서는 공정의 각 단계가 신뢰할 수 있고, 오류가 없으며, 반복 가능하고, 신속해야 합니다. 세척, 벤딩, 조립, 단부 성형 및 측정 등 상류 및 하류 공정 단계가 이러한 벤딩 장치에 통합되어야 합니다.
로봇과 같은 핸들링 장비 및 파이프 핸들러와 같은 추가 구성 요소도 통합해야 합니다. 주요 과제는 관련 용도에 가장 적합한 프로세스를 결정하는 것입니다. 예를 들어, 제조업체의 요구 사항에 따라 벨트 로딩 스토어, 체인 스토어, 리프트 컨베이어 또는 벌크 자재 컨베이어가 튜브형 피더에 적합한 시스템이 될 수 있습니다. 일부 프레스 브레이크 제조업체는 OEM의 전사적 자원 관리(ERP) 시스템과 연동되는 자체 제어 시스템을 제공하여 통합을 최대한 용이하게 합니다.
각 단계가 추가될 때마다 공정 체인이 길어지지만, 사이클 시간은 일반적으로 동일하게 유지되므로 사용자는 지연을 경험하지 않습니다. 이 자동화 시스템의 복잡성에서 가장 큰 차이점은 벤딩 장치를 기존 생산 체인 및 회사 네트워크에 통합하는 데 필요한 엄격한 제어 요구 사항입니다. 이러한 이유로 파이프 벤더는 인더스트리 4.0에 대비해야 합니다.
전반적으로 통합이 가장 중요합니다. OEM 업체는 완전 자동화 제조 공정의 다양한 하위 시스템과 호환되는 기계를 개발하는 데 풍부한 경험을 가진 기계 제조업체와 협력하는 것이 매우 중요합니다.
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