대형 차체 프레스 부품 검사에서 3D 스캐닝 방식이 해결한 숨은 병목 – 자동차 Tier 1 공급업체 적용 사례
대형 차체 프레스 부품을 생산하는 공장에서는 다음과 같은 조건이 반복된다. 선정 기준과 현장 확인 이런 구조에서는 품질 데이터를 확보하는 행위 자체가 생산 리듬을 깨는 요인으로 작용한다.
전형적인 현장 조건과 누적되는 문제
대형 차체 프레스 부품을 생산하는 공장에서는 다음과 같은 조건이 반복된다.
선정 기준과 현장 확인
| 확인 영역 | 판단 포인트 | 도입 메모 |
|---|---|---|
| 전형적인 현장 조건과 누적되는 문제 | 대형 차체 프레스 부품을 생산하는 공장에서는 다음과 같은 조건이 반복된다. | 이런 구조에서는 품질 데이터를 확보하는 행위 자체가 생산 리듬을 깨는 요인으로 작용한다. 숙련된 검사자 한두 명에게 측정 노하우가 집중되는 것도 인력 운용의 유연성을 떨어뜨리는 원인이 된다. |
| 검사 방식 전환의 방향 | 생산 라인을 멈추지 않고, 부품을 들어 올려 옮기지 않으면서도 전면(全面) 형상 데이터를 빠르게 얻을 수 있는 방법이 필요했다. 핸드헬드 3D 스캐닝 방식은 이러한 요구에 부합하는 대안이다. 특히 다음과 같은 기준으로 장비를 선정했다. | 부품 조건, 검사 템포, 데이터 출력 요구 사항에 맞춰 확인합니다. |
| 생산 라인 옆에서 진행한 적용 과정 | INSVISION의 AlphaScan을 생산 라인은 그대로 유지한 채 품질 검사 흐름에 통합했다. 적용은 다음과 같은 단계로 이루어졌다. | 라인 인근 작업 공간에 장비를 배치하고, 기존 품질 담당자 2명을 대상으로 8시간의 운용 교육을 진행했다. 특별한 설치 공사나 유틸리티 공급 없이 운용을 시작할 수 있었다. |
| INSVISION AlphaScan이 이 현장에 적합했던 이유 | AlphaScan은 산업 현장에서의 사용성을 염두에 두고 설계된 장비다. 이번 적용에서 특히 유효했던 특성은 다음과 같다. | 온도 변화와 진동이 있는 생산 환경에서도 메트롤로지급 정밀도를 유지하여, 별도 항온항습 검사실이 필요하지 않았다. |
- 부품 중량이 커 지게차나 크레인 없이는 측정실로의 이동이 어렵다.
- 측정실 내 CMM 셋업에만 상당한 시간이 소요되며, 이 시간 동안 프레스 라인은 다음 부품을 쌓아두거나 대기해야 한다.
- 접촉식 프로브가 닿기 어려운 좁은 플랜지, 깊은 드로잉 부위, 곡면 경계부는 측정 포인트가 부족해진다.
- 검사 결과는 대개 합격/불합격 판정에 그치고, 금형 보정이나 공정 조정에 필요한 면 단위 편차 정보는 제공하지 못한다.
이런 구조에서는 품질 데이터를 확보하는 행위 자체가 생산 리듬을 깨는 요인으로 작용한다. 숙련된 검사자 한두 명에게 측정 노하우가 집중되는 것도 인력 운용의 유연성을 떨어뜨리는 원인이 된다.
검사 방식 전환의 방향
생산 라인을 멈추지 않고, 부품을 들어 올려 옮기지 않으면서도 전면(全面) 형상 데이터를 빠르게 얻을 수 있는 방법이 필요했다. 핸드헬드 3D 스캐닝 방식은 이러한 요구에 부합하는 대안이다. 특히 다음과 같은 기준으로 장비를 선정했다.
- 측정실 환경이 아닌 진동과 먼지가 있는 생산 현장에서도 메트롤로지급 정밀도를 유지할 것
- 작업자가 복잡한 곡면과 좁은 공간을 자유롭게 스캔할 수 있을 것
- 스캔 데이터를 CAD 모델과 정합하여 컬러 편차 맵을 즉시 생성할 수 있을 것
- 별도의 검사실 증축이나 대규모 설비 공사 없이 도입 가능할 것
생산 라인 옆에서 진행한 적용 과정
INSVISION의 AlphaScan을 생산 라인은 그대로 유지한 채 품질 검사 흐름에 통합했다. 적용은 다음과 같은 단계로 이루어졌다.
- 설치와 교육
라인 인근 작업 공간에 장비를 배치하고, 기존 품질 담당자 2명을 대상으로 8시간의 운용 교육을 진행했다. 특별한 설치 공사나 유틸리티 공급 없이 운용을 시작할 수 있었다.
- 스캔 작업 방식
대형 프레스 부품을 컨베이어에서 하역하지 않은 상태로 스캔했다. 핸드헬드 방식이기 때문에 복잡한 곡면과 좁은 플랜지 영역에도 자유롭게 접근할 수 있었으며, 부품 하나당 약 3분 내에 전체 점군 데이터를 확보했다.
- 데이터 처리와 분석
INSVISION 통합 소프트웨어에서 스캔 결과를 CAD 모델과 정렬하고, 면 전체의 편차를 컬러 맵으로 시각화했다. GD&T 기준에 따른 주요 치수 검증과 단면 분석도 동일한 소프트웨어 환경에서 수행했다.
- 보고서 생성
검사 보고서는 원클릭으로 출력할 수 있어, 품질 담당자가 별도의 문서 작업에 시간을 할애하지 않아도 되었다.
INSVISION AlphaScan이 이 현장에 적합했던 이유
AlphaScan은 산업 현장에서의 사용성을 염두에 두고 설계된 장비다. 이번 적용에서 특히 유효했던 특성은 다음과 같다.
- 현장 내성
온도 변화와 진동이 있는 생산 환경에서도 메트롤로지급 정밀도를 유지하여, 별도 항온항습 검사실이 필요하지 않았다.
- 접근성
핸드헬드 타입으로 고정 지그 없이 작업자가 원하는 각도에서 자유롭게 스캔할 수 있어, 대형 부품의 이면이나 언더컷 부위도 데이터 누락 없이 취득할 수 있었다.
- 소프트웨어 연계
CAD 정합, GD&T 분석, 편차 맵 생성, 보고서 출력까지 하나의 소프트웨어에서 완결되어, 측정부터 분석까지의 리드 타임이 짧아졌다.
현장에서 확인한 운영상의 변화
정량적인 수치를 외부에 공개할 수는 없지만, 현장 관계자들이 공통적으로 언급한 변화는 분명했다.
- 검사 주기 단축
부품을 측정실로 운반하고 셋업하는 시간이 사라지면서, 개별 부품당 검사에 소요되던 시간이 눈에 띄게 줄었다. 라인 흐름을 방해하지 않고 필요할 때 즉시 측정할 수 있게 된 점이 가장 큰 이점으로 꼽혔다.
- 숙련 의존도 완화
기존에는 숙련된 검사자의 경험에 의존해 측정 포인트를 선정하고 결과를 해석했으나, 스캔 방식에서는 정해진 절차에 따라 누구나 동일한 전면 데이터를 얻을 수 있게 되었다. 이로 인해 인력 배분의 유연성이 높아졌다.
- 데이터 밀도 증가
접촉식 방식에서 수십 개 포인트로 평가하던 부위를 수백만 점의 점군 데이터로 분석하게 되면서, 금형 마모나 스프링백의 미세한 진행 추이를 더 일찍 감지할 수 있게 되었다.
- 공정 간 커뮤니케이션 개선
컬러 편차 맵은 생산, 금형, 품질 부서 간의 공통 언어 역할을 했다. 수치표 대신 시각 정보를 공유함으로써 문제 부위에 대한 합의가 빨라졌다.
유사 공정으로의 확장 가능성
이번 적용 사례는 대형 프레스 부품에 국한되지 않는다. 다음과 같은 조건을 가진 공정이라면 유사한 접근을 검토할 만하다.
- 측정 대상물이 크거나 무거워 이동이 어려운 경우
- 복잡한 자유 곡면이나 접근이 제한된 형상으로 인해 접촉식 측정 포인트가 부족한 경우
- 생산 라인 근처에서 인라인 또는 니어라인 검사를 구축하려는 경우
- 금형 마모, 열 변형, 조립 공차 등으로 인한 장기적 형상 변화를 추적해야 하는 경우
항공우주 부품, 중장비 프레임, 풍력 발전기 하우징, 선박 엔진 블록 등 중량물 제조 현장에서도 동일한 논리가 적용될 수 있다. 핵심은 측정 장비를 대상물 쪽으로 가져가는 발상의 전환이다.
맺음말
대형 차체 프레스 부품의 품질 검사에서 접촉식 CMM이 만들어내는 병목은 장비 자체의 문제라기보다, 측정 방식과 생산 흐름 사이의 구조적 충돌에서 비롯된다. 3D 스캐닝 방식은 이 충돌을 해소할 수 있는 실용적인 대안이며, INSVISION AlphaScan과 같은 현장 지향형 장비는 별도의 인프라 투자 없이도 빠르게 적용할 수 있다는 점에서 제조 현장의 의사 결정자에게 유효한 선택지가 될 수 있다.
참고 자료
- INSVISION AlphaScan 공식 브로셔
- 산업용 3D 스캐너 동향 보고서
- INSVISION 3D 디지털 검사 소프트웨어 기능 가이드
항저우 INSVISION 테크놀로지 유한회사
주소: 중국 저장성 항저우시 위항구 량무로 1399호 1동, 311121