초고정밀 3차원 측정기의 리소스 절약 작동
Svenja Schadek, 헥사곤 매뉴팩처링 인텔리전스 사업부 영업 지원 및 비즈니스 개발 매니저
엔지니어링 리얼리티 2024 Vol. 1
스마트 매뉴팩처링 가속화
제조업체는 탄소 발자국과 에너지 소비를 줄이는 지속 가능한 관행과 기술을 도입해야 한다는 압박을 받고 있습니다. 초고정밀 3차원 측정기는 유휴 기간 동안 압축 공기의 흐름을 자동으로 중단하여 에너지 사용량과 탄소 배출량을 줄여줍니다.
오늘날 제조업체가 직면한 주요 과제는 운영의 지속 가능성을 높여야 한다는 것입니다. 거의 모든 산업에서 에너지 소비와 탄소 발자국을 줄여야 한다는 압박이 증가하고 있습니다. 환경적 영향을 고려하지 않고 제품 품질 및 경쟁력을 개선하는 것에만 집중하는 것은 더 이상 선택 사항이 아닙니다. 동시에 경쟁이 치열한 시장에서 공급망이 고도로 높은 인플레이션과 씨름하면서 에너지 비용 절감이 더욱 중요해졌습니다.
계측 분야에서는 제조업체가 보다 효율적이고 생산적으로 운영하면서 더 높은 품질의 결과물을 생산할 수 있도록 지원하는 기술에 대한 수요가 높습니다.
이미 수많은 솔루션을 통해 에너지 관련 비용을 줄이기 위한 노력을 지원하고 있습니다. 3차원 측정기(CMM)의 경우, 유휴 상태일 때 자동으로 전원을 끄고 작동 준비 상태를 유지하는 기능이 포함됩니다. 또 다른 솔루션은 일정 시간 동안 기계를 사용하지 않으면 CMM의 에어 베어링으로 가는 압축 공기의 흐름을 차단합니다.
향상된 전력 소비로 초고정밀 측정
이러한 관행은 표준 측정 기능을 갖춘 3차원 측정기에서 상당히 익숙하지만, 지금까지 헥사곤의 가장 정확하고 미크론 미만의 정확도를 가진 기계에서는 구현되지 않았습니다.
최근 초고정밀 3차원 측정기의 최신 버전이 출시되면서 상황이 달라졌습니다. 이 시리즈의 기계는 미크론 미만의 측정 정확도를 제공할 뿐만 아니라 에너지 소비를 줄이는 데 도움이 되는 에너지 절약 모드(Eco Mode+)를 갖추고 있습니다.
그림 1. 초고정밀 3차원 측정기는 이동 축에 에어 베어링을 사용하여 빠르고 반복 가능한 포지셔닝을 보장합니다.
이 표준 기능은 일정 기간 장비를 사용하지 않으면 CMM의 에어 베어링에 공급되는 공기 흐름을 중단합니다. 3차원 측정기의 에너지 소비는 주로 축 구동 시스템의 원활한 작동에 필요한 압축 공기 공급에 의해 발생하기 때문에 이 기능을 사용하면 에너지 사용을 크게 줄일 수 있습니다.
특히, CMM이 유휴 상태일 때 압축 공기 소비를 최대 100%까지 줄일 수 있어 운영 비용을 크게 절감하는 동시에 보다 지속 가능한 제조에 기여할 수 있습니다. 총 에너지 절감은 CMM의 일반적인 작동 모드에 따라 달라집니다.
워크플로 중단 없음
사용성을 보장하고 이를 통해 에너지 절약 잠재력을 극대화하려면 다음과 같은 측면을 고려해야 합니다.
그림 2. 에어 베어링(주황색)은 가이드웨이(녹색)에서 부드럽게 미끄러지며 마모 및 유지보수 없는 작동을 보장합니다.
- 절약 모드가 설정될 때까지의 시간은 특정 작업 환경과 일치해야 하며, 작업자는 이 시간을 요구 사항에 맞게 설정할 수 있어야 합니다.
- CMM의 재활성화는 측정 루틴을 시작하거나 기계를 수동으로 이동할 때 자동으로 이루어져야 합니다. 이는 두 번 생각할 필요 없이 CMM이 즉시 모든 기능을 사용할 수 있도록 준비되어야 한다는 것입니다.
이 특정 CMM 시리즈는 최고의 정확도와 낮은 측정 불확도를 원하는 제조업체들이 선택하는 제품군입니다. 고객은 항상 신뢰할 수 있고 재현 가능한 결과를 기대합니다.
이를 위해서는 새로운 기능이 특히 정확도와 신뢰성 측면에서 기계의 성능을 저하시키지 않도록 신중한 설계, 엔지니어링 및 많은 테스트가 필요했습니다. 혁신에는 압축 공기를 차단하는 특정 밸브와 자동 펌웨어 기능 개발이 포함되었습니다.
비용절감
작업자가 기대할 수 있는 비용 절감 효과는 두 가지 주요 측면에 따라 달라집니다.
- CMM의 유휴 시간 - 작동 중이지만 사용 중이 아닌 시간을 의미
- 로컬 에너지 비용.
표준 초고정밀 CMM이 125 Nl/min을 소비하고 표준 컴프레서가 0.11 kWh/Nm³를 필요로 한다고 가정할 때(kWh당 0.21유로), 하루에 약 4.10유로의 비용이 발생합니다. 또한 초고정밀 3차원측정기의 경우, 이례적이지 않게 항상 작동한다고 가정할 경우 연간 약 1,500유로의 에너지 비용이 발생하게 됩니다.
에너지 절약 모드는 공기 소비를 0 Nl/min으로 줄입니다. 야간과 주말을 포함하여 3분의 1의 시간 동안 이 모드를 활성화하면 연간 CMM당 약 500유로를 절약할 수 있습니다.
독일 환경청(Umweltbundesamt - UBA)이 2021년에 제시한 배출 계수를 적용하면, Eco Mode+를 1년 동안 30% 활성화할 경우 제조업체의 탄소 발자국은 1200kg의 CO2 e로 감소할 것이며, 이는 독일 1인당 평균 CO2 배출량의 약 10%에 해당합니다.
공기 절약은 에너지를 절약하고 운영 비용을 절감하는 동시에 보다 지속 가능한 제조의 미래에 기여할 수 있습니다.
