제품 취출 시 발생하던 제품 손상 방지 가능해져

국내 연구진이 기존 에어 취출 방식에서 암 취출이 가능한 ‘파인 블랭킹 금형’을 국산화 개발하는데 성공했다. 여러 종류의 센서와 자동화 설비를 조합하여 암 취출이 가능한 파인 블랭킹 금형 수출 길도 모색한다.

파인 블랭킹 금형은 일반 프레스 금형에 비해 복잡하고, 금형 부품의 기계가공이 정밀하게 제작되어야 한다. 파인 블랭킹 금형 부품은 ±5µm로 높은 정밀도가 요구된다. 특히 금형 인서트(insert) 부품 등은 와이어 가공에 있어 높은 정밀도가 요구되어 정밀 가공이 가능한 와이어 가공기를 활용해야 한다. 정밀도가 높은 금형을 원활하게 작동하려면 기계 정밀도가 높아야 하며, 두꺼운 판재의 전단에 필요한 힘과 제품의 특성에 따라 기본적으로 3개의 압력이 동시에 작동되거나 시간을 주어 수초 내에 각 개의 요구압력이 전달될 수 있는 파인 블랭킹 전용 프레스가 필요하다.

파인 블랭킹 전단과정은 3축의 힘이 동작되며 펀치와 다이의 클리어런스를 재료두께의 0.5% 이내로 하면 전단면이 95% 이상의 미려한 표면을 얻을 수 있으며 고정밀도의 제품생산이 가능하다.

경북하이브리드부품연구원 박동환 박사는 파인 블랭킹 금형에서 제품 취출 시에 기존에는 에어로 불어 취출하여 제품 손상이 다발하였으나, 이를 암 취출 방식으로 개선하여 제품 손상 없이 금형 내에서 제품 취출이 가능하도록 암 취출 방식을 적용한 파인 블랭킹 금형을 처음으로 국산화 개발했다고 밝혔다.

자동차 엔진용 VCT 플레이트 부품은 Inner Plate와 Outer Plate 등으로 구성되어 내마모성이 요구되는 부품으로 후판(두께 7.4mm) 소재를 사용하여 90% 이상의 전단면 확보가 요구되며, 후판 소재를 정밀 절단하여 정밀도가 높은 부품 생산이 요구된다. 따라서 기존 에어 취출 방식에서 암 취출 방식으로 개선하면 후판 제품이 에어로 취출이 이루어질 때 자중에 의해 제품 손상이 발생하는데, 이러한 제품 손상 제거가 가능한 것이 특징이다.

산업계는 그동안 파인 블랭킹 금형에 에어 취출 방식을 적용하여 생산했다. 그에 따라 제품 손상이 자주 발생되어 정밀제품 생산이 어려웠다. 이를 개선하여 암 취출 방식을 적용하여 제품 손상과 찍힘을 없애고 양호한 제품을 바로 생산할 수 있도록 하는 기술을 개발했다.

파인 블랭킹 암 취출 방식은 암을 이용하여 금형 내 제품을 취출하는 것으로 기존 에어 취출 방식과 달리 낙하에 의한 제품 손상을 방지하는 방식이다. 즉, 암에 의해 금형 내 제품을 외부로 취출하기 위하여 금형이 열리면 암이 공압 실린더 작동에 의해 제품을 외부로 취출하는 방식이다. 암이 금형 내 제품을 외부로 취출하는 방식으로 암에 의해 금형 외부로 제품을 이동시키면 슈트의 안내에 의하여 컨베이어 벨트로 이동하도록 구성하였다.

연구팀은 경창정공(주)과 공동으로 2년여 연구 끝에 암 취출 방식을 적용한 파인 블랭킹 금형 개발에 성공했다. 기존보다 제품 손상과 찍힘을 없애고 양호한 제품을 바로 생산할 수 있다. 또한, 스크랩으로 버려지는 재료의 손실을 막아 재료이용률도 향상시킬 수 있다.

기존 파인 블랭킹 금형에서 에어 취출 방식으로 고압 에어를 분사하여 후판 제품을 취출하므로 제품 손상과 찍힘이 발생하고 있다. 이를 암 취출 방식으로 개선하여 제품 손상과 찍힘 제거가 가능한 기술이다.

앞으로 암 취출 방식의 파인 블랭킹 금형기술 적용이 증가할 것으로 보인다. 국내 다른 부품에 이러한 암 취출 방식의 금형기술을 적용하여 금형산업을 선도하고, 제품 수출도 가능할 것으로 기대하고 있다.

박동환 박사는 “올해 8월 한국생산제조학회지 발행 논문에서 이러한 암 취출 방식의 파인 블랭킹 금형기술 내용을 발표하는 등 기술력을 인정받고 있다”면서 “추가로 암 취출 방식의 파인 블랭킹 금형기술 개발을 통하여 국내 산업이 발전하도록 돕겠다”고 말했다.