[인더스트리뉴스 조창현 기자] 30년 넘게 헥사포드를 개발해 온 기업이 지난달 국제 항공우주 관련 행사에서 ‘LuFo VI-1: ADMAS(Advanced Machining and Sealing)’ 연구 프로젝트에 대한 파트너로 소개됐다. PI(Physik Instrumente)는 보유 중인 노하우를 활용해 관련 프로젝트가 성공적으로 마무리될 수 있도록 기여했다.
피아이에 따르면 프로젝트는 에어버스(Airbus)가 주도했으며 독일 연방경제및기후보호부로부터 공공 자금 지원을 받아 진행됐다. 또 DLR 항공연구프로젝트 관리기관 감독하에 올해 4월말 완료됐다.
프로젝트에서 피아이는 항공기 제조에서 동적인 보상 기구를 위한 고성능 헥사포드 ‘H-900K101’을 개발했다. 피아이에 따르면 새로운 헥사포드 개발이 갖는 목표는 RTM(수지 이송 성형) 제조 공정에서 CFK(탄소 섬유 강화 플라스틱) 부품에 대한 가공 및 밀봉 정밀도 향상과 함께 제조 시간과 공정 비용을 줄이는 데 있다. CFK는 가벼운 무게와 높은 강성을 갖고 있기에 항공기에서 에너지 효율성과 CO2 절감에 중요한 역할을 한다.
“신속한 제조 공정에 최적화”
헥사포드는 XY 평면에서 최대 40kg에 달하는 가반하중과 1.2G 수준 가속도를 갖추고 있는 동적인 시스템이다. 피아이가 개발한 새로운 헥사포드는 관절 로봇과 결합해 정밀한 포지셔닝을 수행하는 데 활용된다. 또 밀링 과정 중 가공력으로부터 영향을 받는 고주파 경로 편차도 동적으로 보상할 수 있다.
피아이 관계자는 “동적 보상에 있어 핵심은 CFK로 제작된 Wing of Tomorrow에 대한 단일 통로 항공기 날개 외부를 밀링과 디버링으로 형태를 가공한 후 밀봉 및 드릴링을 수행하는 것”이라며, “자사 헥사포드 시스템은 특정 애플리케이션 환경을 고려해 설계됐으며, 항공 우주 산업 내 엄격한 공차 요구를 충족하면서도 신속한 제조 공정에 적합하게 최적화됐다”고 말했다.
고유 주파수 파악 및 시스템 변화 감지 가능
아울러 헥사포드 시스템은 EtherCAT 인터페이스 사용시 낮은 지연 시간, 컨트롤러와 드라이버 전자 장치간 광섬유 데이터 전송 및 IP54 등급에 해당하는 컴포넌트를 제공한다. 특히 광섬유 데이터 전송을 통해 최대 100m 거리에서 드라이버 전자 장치를 제어하면서 다양한 인터페이스를 손상시키지 않고 헥사포드 컨트롤러를 프로세싱 셀 외부 제어 캐비닛에 효율적으로 배치하는 게 가능하다.
ADMAS LuFo 프로젝트에서는 가속도 센서를 사용해 각 헥사포드 스트럿에 대한 마모를 감지하는 방법을 연구했다. 피아이는 스트럿 내 진동에 대한 주파수 스펙트럼을 분석함으로써 드라이브 구성 요소가 갖는 고유 주파수를 파악하고 시스템에 대한 변화를 감지할 수 있다고 설명했다.
사용 환경에 따른 유연한 적용
한편 헥사포드는 협소한 공간에서도 6자유도를 제공한다. 산업 애플리케이션을 위해 절대 위치 센서와 소프트웨어, 모션 컨트롤러 관련 조합을 통해 복잡한 모션 프로파일을 제어할 수 있다. 이때 모든 구동 기술은 맞춤형으로 제공된다.
현재 피아이가 제공하는 정밀 헥사포드는 1kg에서 250kg까지에 달하는 하중과 ±0.06µm 수준 반복성을 갖춘 스탠다드 구성을 제공하고 있다. 또 맞춤형 정밀 헥사포드는 2t을 초과하는 하중까지도 지원한다.
이동 범위는 수 밀리미터에서 수백 밀리미터까지 가능하며 나노미터 단위 정밀도 및 0.1mm/s에서 500mm/s에 달하는 속도를 제공한다. 피아이는 자사 헥사포드가 전 세계적으로 △실리콘 포토닉스 △자동화 △의료 기술 △천문학 △연구 분야에서 사용되고 있으며 사용자 요구에 따라 IP54와 실험실, 클린룸 및 초고진공 등 환경에 맞게 지정할 수 있다고 강조했다.
