벨기에 토마스 모어 응용과학 대학교, Siemens 솔루션을 사용해 포괄적 제품 설계와 제조 교육을 실시하다

최초의 아이디어부터 완성품으로 이어지는 교육

토마스 모어는 7곳의 캠퍼스를 보유한 벨기에 플랑드르 지역 최대 응용과학 대학교로, 주로 앤트워프 지방에 위치해 있습니다. 벨기에 명문인 KU Leuven을 중심으로 구성된 여러 교육분야 및 교육 네트워크에 속한 제휴 대학이기도 합니다. 학생 눈높이에 맞는 실용적 교육을 제공하는 토마스 모어는 3년제 전문 학사 학위 프로그램을 운영합니다.

토마스 모어에서 설계와 생산을 가르치는 Jeroen Mingneau 교수는 "업계는 단순한 NC 기계 도구 프로그래머가 아닌, 제품을 설계하고 원하는 파트 생산을 이끌어 나갈 수 있는 기술적 능력을 갖춘 인재를 원합니다. 바로 그런 이유에서 저희는 전체 제품 제작 프로세스를 마스터하는데 필요한 기술과 지식을 갖춘 학생을 양성합니다."

토마스 모어가 LU Leuven과 공동 운영하는 메헬렌 인근 De Nayer 캠퍼스에서 KU Leuven 학생들은 토마스 모어 학생들과 함께 설계 및 생산 기술을 사용해 전체 제품 제작 프로세스 망을 다루는 프로젝트를 수행합니다.

Jeroen Mingneau 교수는 "이 과정에서 학생들은 설계와 생산 중 어디에 더 방점을 둘 것인지, 설계 트랙과 산업용 트랙 중 어떤 것을 따를 것인지 결정할 수 있습니다. 무엇을 선택하든 한계를 넓히는 도전을 하게 됩니다" 라고 말했습니다.

이 과정에서 학생들은 최초 설계부터 완제품에 이르는 전 여정을 경험합니다. 매년 학생들은 팀을 구성해 새로운 제품을 제작하는 과제를 수행하며, 이를 통해 배운 이론을 실전에 적용합니다. 이들은 요구사항, 작업, 예산 및 마감일만 갖고 시작합니다.

In her internship, a Thomas More student studied the software functionality and the specific machine language NX uses for feature-based machining with defini tions of the designed space and PMIs.

컴퓨터 지원 교육

설계 및 생산 기술 과정의 모든 학생은 Siemens Digital Industries Software가 제공하는 컴퓨터 지원 설계, 제조, 엔지니어링 (CAD/CAM/CAE)용 통합 솔루션인 NX™ 소프트웨어를 사용합니다. 우선 디지털 설계를 생성하는 작업으로 시작하며, 이를 가상 세계에서 구현하고 검증합니다. 현재 작업 중인 설계 특성에 따라 NX또는 Siemens Simcenter™ 소프트웨어를 사용합니다.

그 다음 생산 단계로 넘어갑니다. NX에서 생성한 파트 설계를 사용해 설계 및 생산 기술 과정 학생들은 NX CAM 기능으로 NC 가공 도구용 코드를 프로그래밍 합니다. 포스트프로세싱으로 자동 생성된 코드를 읽고 분석해 여러 기계에 사용하는 다양한 가공 코드 뿐만 아니라 ISO 코드와 같은 중립 형식을 한층 자세히 이해할 수 있습니다. 학생들은 초기 단계부터 NX 및 기계의 내장 시뮬레이션 기능을 사용해 설계 및 기계 디지털 트윈 모두에 기반해 가공 작업을 시뮬레이션 합니다.

2학년 과정에서 학생들은 3-축 동시 가공과 5-축 포지셔닝을 시작으로 고급 기술을 배웁니다. 여기서도 시뮬레이션이 사용됩니다. 공구와 클램핑 선택을 비롯한 모든 작업 준비를 수행해야 하며, 2/100mm 공차로 작업합니다. 당일 과제로 품질 제어된 완성품 파트를 생산하거나 시작한 작업을 완료할 방법을 상세 기술한 계획을 제출해야 합니다.

전문가 단계에서 학생들은 5-축 동시 가공을 사용해 정밀도 및 표면 품질 요구사항이 엄격한 항공우주 분야에 사용될 매우 복잡한 경량 파트를 제조하게 됩니다. 충돌 방지와 적응 및 트로코이드 밀링과 같은 고급 가공 기술용 G-코드 사용을 집중적으로 배웁니다. Jeroen Mingneau 교수는 "우리는 도구 제조사와 긴밀히 협력해 새로운 밀링 전략과 이를 구현하는데 필요한 소프트웨어를 개발합니다. 일부 프로젝트에서 우수 학생팀이 상당한 속도 향상을 이뤄냈으며, 복잡한 파트를 가공하는데 걸리는 시간이 30분에서 3분으로 단축됐습니다" 라고 말했습니다.

Thomas More students used NX software for design and verificatio n of parts to be manufactured combining various additive and subtractive production methods and the use of robotics.

고급 제조

학생들은 CAD 및 CAM용 NX, 다양한 시뮬레이션 작업에 사용되는 Simcenter 외에도 Siemens Teamcenter® 포트폴리오 소프트웨어, 특히 작업장 연결, 도구 관리, 통합 프로세스 플래너 또는 리소스 라이브러리와 같은 기능을 사용합니다. Jeroen Mingneau 교수는 "제조용 Teamcenter는 우리 생산 연구소의 정보 기반과 같은 역할을 합니다. 우리 학생들은 Teamcenter를 통해 미래 지향적인 제조 데이터 관리 방식을 사용합니다.

제조 기업은 토마스 모어 전문 학사 졸업생들에 대단한 관심을 보이고 있으나, 많은 학생들은 학업을 더 이어가는 길을 택합니다. De Nayer 캠퍼스에서는 최근 새로운 제조 동향이 관측됩니다. 상급 학생들은 3D 프린팅이나 적층·절삭 제조 방법을 혼합 사용하는 등의 최신 기술과 기계, 도구로 작업합니다.

토마스 모어 학생들은 NX 소프트웨어를 사용해 제조할 파트를 설계하고 검증하며, 여러 적층 및 절삭 생산 방식과 로봇 등을 혼합 사용합니다. 학생들은 여러 단계에 걸쳐 누구나 알만한 제품인 벨기에 맥주 브랜드 병을 금속 모양으로 제작했습니다. 우선 첫 단계는 다축 재료 증착 로봇을 사용한 와이어 아크 적층 제조였습니다. 그 다음 와이어 컷 전기 방전기 (EDM)를 사용해 캐리어 플레이트에서 병을 분리했습니다. 그 후 선반을 돌려 파트 표면을 마무리 한 후, 5축 밀링 센터로 들어가 병 곡면에 브랜드 마크를 새겼습니다.

Jeroen Mingneau 교수는 "토마스 모어 학생들은 NX 소프트웨어를 사용해 제조할 파트를 설계하고 검증하며, 여러 적층 및 절삭 생산 방식과 로봇 등을 혼합 사용합니다. 학생들은 포괄적인 소프트웨어를 지속적으로 사용해 복잡한 제조 프로세스를 엔드-투-엔드로 관리하고 수행할 수 있습니다" 라고 말했습니다.

토마스 모어 학생인 Mahé Thielemans는 4개월간 진행된 인턴십에서 NX를 사용해 미래 학생들을 위한 형상 기반 가공 (FBM) 학습 과정을 구상했습니다. NX만의 독보적 기술은 다양한 형상에 맞는 가공 프로세스를 자동으로 결정합니다. NX는 3D 모델에 첨부된 공차 및 표면 마감 콜아웃 등과 같은 제품 및 제조 정보 (PMI)를 사용해 제조 방법을 선택합니다. Jeroen Mingneau 교수는 "지오메트리가 복잡한 파트의 경우, 형상 기반 가공이 공구 경로를 최대 80%까지 자동 생성합니다. NX 사용자는 CNC 프로그래밍에 소요되는 시간을 대폭 단축할 수 있습니다" 라고 말했습니다. Thielemans는 NX 소프트웨어 기능과 형상 인식 기반 가공을 자동화 하기 위해 NX가 사용하는 특정 기계 언어에 대해 연구했습니다. 연구 결과는 학습 과정 및 기업 대상 구현 가이드라인으로 사용할 수 있습니다.

토마스 모어 Eco Drive Team 학생들은 Siemens Digital Industries Software 시스템을 사용해 연비가 뛰어난 차량을 설계하고 시뮬레이션하며 제작합니다. 이들은 25개국 166개 팀이 참가하는 런던 Shell Eco Marathon에 정기적으로 출전합니다. Jeroen Mingneau 교수는 "매년 Eco Drive Team은 더욱 가볍고 연비가 뛰어난 차량을 만들기 위해 노력합니다. 이들은 NX를 사용해 모든 가공 파트와 탄소 섬유 구성요소를 자체적으로 설계하고 제작합니다" 라고 말했습니다. 현재 모델은 리터당 160km 주행 거리를 달성했습니다 (미국 기준 갤런당 377 마일).

학생들은 NX 소프트웨어를 사용해 차체 경량화를 위한 구성요소 설계를 최적화 합니다. 이들은 NX 내에서 컨버전트 모델링 설계 방식을 사용해 적층제조용 구성요소를 최적화하고 준비합니다. Jeroen Mingneau 교수는 "NX의 고급 기능을 사용해 빠른 시간 내에 최적의 중량 대 강도 비율을 갖춘 파트를 생성할 수 있습니다" 라고 말했습니다.

Students on the Thomas More Eco Drive Team use Siemens Digital Industries Software systems to design, simulate and build extremely fuel-efficient vehicles to participate in the Shell Eco Marathon in London