가공하지 않은 원석을 용적에 맞게 최적화된 방식으로 커팅 및 연마

3D 디지털화

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원석을 커팅하고 연마하는 기술은 깊은 지식과 숙련을 필요로 합니다. 이러한 전문 기술을 통해 귀한 원석을 특별한 보석 장신구로 변신 시킬 수 있습니다. 이제 보석 가공 업계에서도 최신식 3차원 스캐닝 기술을 도입하여 훨씬 더 개선된 방식으로 원석을 가공하고 연마하여 아름다운 보석으로 만들어낼 수 있게 되었습니다.

목표와 측정 대상

Edelsteine_Edelsteine수작업으로 커팅 공정을 마치고 나면 더 많은 가공 공정을 거쳐야 할 고가의 원자재는 놀랄 만큼 적은 양밖에 남아 있지 않습니다. 커팅을 거치지 않은 천연 원석의 약 3분의2 정도가 커팅 과정에서 손실되고, 나머지 3분의1만이 보석용 원석으로 가공됩니다. 천연 원석을 SmartScan으로 3차원 측정하면 원석의 손실량을 최소로 줄인다는 소기의 목적도 달성할 수 있을 뿐만 아니라 기존보다 더 높은 최종가를 산정할 수 있습니다. 또한 측정 결과로 도출된 3D 데이터를 이후의 완전 자동화된 연마 공정에 기초 자료로 활용할 수도 있게 됩니다. 

가공하지 않은 원석의 잠재력을 최대한 끌어내는 원석 커팅 기술자의 근본적인 목표는 각 원석 하나하나에 맞는 최상의 커팅 패턴을 알아내는 것입니다. 이것이 특히 중요한 이유는 색깔이 있는 천연석은 커팅과 연마 형태, 비율과 구획 패턴 등의 무수한 요소를 조합하여 특징을 짓고 분류하기 때문입니다. 지금까지 이러한 공정은 온전히 수작업으로만 이루어졌습니다. 어떤 방식의 커팅 작업을 어떻게 수행할 것인지는 작업을 맡은 담당 장인의 재량에 기댈 수밖에 없었습니다. 

Edelsteine_Automatisierung가공하지 않은 소형 원석은 형태 자체가 제각기 달라 대단히 불규칙적입니다. 따라서 기존의 디지털화 장비로 형태 데이터를 획득하기에는 매우 어려운 점이 있었습니다. 하지만 이제는 AICON의 혁신적인 선진 기술 덕분에 원석 커팅과 연마 공정을 완전히 자동화하여 수행할 수 있게 되었습니다.

SmartScan을 사용하면 가공하지 않은 원석을 회전/기울임 장치에 로봇이 장착하게 되므로 측정 절차를 완전히 자동화된 방식으로 수행할 수 있습니다. 원석의 투명도는 제각기 다르므로 원석에 매트한 소재로 코팅해야 하는 경우도 있습니다. SmartScan 은 이미지 생성 시간이 1초 이내로 매우 짧은데도 불구하고 정밀하고 효율적인 방식으로 원석의 복잡한 기하학적 형상을 온전히 포착해냅니다. 

사용자는 단 몇 분 안에 캘리브레이션을 수행할 수 있으며, 그 결과 또한 정밀도가 매우 높아 언제든 최고 수준의 정확도를 보장합니다. 원석의 크기에 따라서 이미지 대각선 범위를 25mm~50mm까지 다양하게 조정하여 시야를 확보할 수 있습니다. 스캐닝이 완료되면 측정 대상의 기하학적 형상이 계산되고 시각적으로 표시되며 다음 가공 준비를 마칠 때까지 10분도 채 걸리지 않습니다.

작업 흐름

Edelsteine_Projektion이렇게 디지털화 시스템으로 포착한 가공하지 않은 원석의 3D 데이터는 소프트웨어로 내보내집니다. 이 소프트웨어는 독일 카이저슬라우테른(Kaiserslautern)에 소재한 Fraunhofer Institute for Technological and Industrial Mathematics ITWM社에서 특별히 개발한 프로그램입니다. 소프트웨어가 다양한 형태에 따라 최적의 삽입 방법과, 비율 및 구획 패턴 등을 계산한 다음 사용자에게 여러 가지 다양한 방안을 제시합니다. 다음 단계로 17축 원석 커팅 기계에 가공 전 원석을 넣어 완벽한 모양을 갖추도록 연마 공정을 수행합니다.

결론

Edelsteine_SchliffAICON SmartScan 은 대단히 정교하고 효율적이면서도 완전히 자동화된 작업 시퀀스를 거쳐, 가공하지 않은 원석의 영역을 하나하나 측정하여 정밀한 3D 데이터를 도출해 낸 다음 곧바로 추후 공정에 사용할 수 있게 합니다. 이 3D 데이터를 기반으로 수행하면 측정 시간을 상당히 절감하는 결과를 낳을 뿐만 아니라 커팅과 연마 공정에서 폐기되는 원자재 양도 상당히 줄일 수 있습니다. 따라서 최종 보석 제품의 중량을 더 높은 수준으로 일관성 있게 유지할 수 있기 때문에 수작업으로 커팅 공정을 거친 보석보다 경제적인 가치가 높아집니다. 

 
이 자리를 빌어 해당 응용 분야 사례 보고서 작성을 위해 친절하게 도움을 주신 Paul Wild와 Andreas Dinges (ITWM) 두 회사에 진심으로 감사의 말씀을 드립니다.