3차원 공차분석에 대한 이해와 CETOL 6σ v12.0 업데이트 및 CETOL for NX(Integrated) 신규 출시

 

Introduction

본 고에서는 CETOL 6σ 관련하여 아래와 같은 목차로 소개할 예정이다. 

• 3차원 공차분석의 이해
• 3차원 공차분석 CETOL 6σ v12.0 주요 업데이트 소식
  -CETOL 6σ v12.0 for NX (Integrated) 신규 출시
  -CETOL 6σ v11.2.0 주요 업데이트
• CETOL 6σ eXzone(3차원 공차분석 체험존)

 

■ 3차원 공차분석의 이해

도면은 회사의 얼굴(신뢰도)이며, 책임소재 발생시 법정 논쟁에서 귀중한 문서가 되기도 합니다. 

도면의 검토와 검증은 필수입니다.

도면에 오기, 누락, 분석 및 검증이 잘되어 있지 않다면 그 회사의 신뢰도는 결코 높지 않을 것입니다.

 
그림1. 치수편차에 따른 품질 상태

도면(치수, 공차, 기하공차, ETC)은
•    가공 방법 & 성능, 조립, 검사, 규격, 제품 기능 등을 고려하여 설계자의 의도가 반영되며,
•    양품의 품질 평가는 도면 기준에 제품이 부합하는지 평가한다.
•    결국 제품은 편차가 발생하며 이에 대한 검증이 필요하다.
     

 

그림2. 1D(Min/Max)수 계산과 활용

 

공차를 줄이면 

• 가공 비용 ↑↑, 조립 성능(여유) ↓↓

공차를 늘리면 

• 가공 비용 ↓↓, 조립 성능(여유) ↑↑

 

공차와 제조 품질은 100% 동일하지 않으며, 더 엄격한 공차가 항상 더 나은 품질을 의미하지 않는다. 허용 공차를 마냥 늘린다 하더라도 제조 비용을 계속 절약할 수 없다. 

공차는 제품의 설계 및 제조에서 중요한 역할을 하며, 제품의 기능, 신뢰성 및 성능에 직접적인 영향을 미친다. 따라서 제품에 따라 적절한 공차를 설정하고 관리하는 것은 제품의 품질과 제조 비용의 최적의 수준으로 유지하는 것이 관건이다. 따라서 검토와 검증은 필수라 할 수 있다. 

일반적인 1차원 누적 공차 (WC)계산(그림2)은 실제 제품에 반영하기 보다는 대부분 참조용으로 활용된다. 대부분의 모델 시스템은 실제 3차원이며 수 계산으로 진행된 1차원 계산 결과와 차이점이 있기 때문이다. 

따라서 전문 소프트웨어를 활용한 3차원 누적 공차분석을 진행하면 보다 현실 적이고 효과적인 결과 데이터가 산출된다. 

 

 
그림 3. CETOL 6σ의 각 부품별 실제 제조 산포 반영

 

 

실제 CETOL 6σ(3차원 공차분석 S/W) 에서는 2D & 3D의 여러 가지 Kinematic joint 거동의 반영뿐만 아니라 실제 제조 산포도 각기 반영할 수 있다. 제조 형태를 고려한 누적 공차 분석이 진행되기에 더욱 현실성 있는 결과가 산출되어 효용성이 굉장히 크다고 할 수 있다.

3차원 공차분석 모델이 feature기반의 형태로 구성되어 있고 Block-Box시스템이 아니기 때문에 모델에 문제(치수 오기, 누락, 에러, 조인트의 과구속 & 불완전구속 등)가 발생한다면 Advisor패널에서 등급(정보 · 경고 · 에러)에 따른 여러가지 메시지를 보여 준다. 

Tip.

• Advisor메시지 더블클릭 → Help 내용이 Pop-up으로 생성됨

 

이와 더불어 쉽게 문제를 파악하고 살펴볼 수 있는 다양한 가시화 시스템을 지원하고 있다.

 
그림4. 조인트 구속상태에 따른 가시화(하이라이트) 모습

 

 

위 그림 4는 Model Graph의 한 파트에서 “-1” 이 표현되어 있는데, 이는 구속이 1개 부족한 상태라는 의미를 가진다. 해당되는 파트를 선택하면 CAD화면에서 구속되지 않는 방향의 자유도가 노란색 화살표로 표현되기 때문에 사용자는 쉽고 빠르게 검토할 수 있다.

•    3D CAD의 feature 기반의 모델 구성
•    사용자 편의적인 GUI
→ Not Block Box
→ 모든 요소가 하이라이트 (빠른 직관적 판단)

 

3차원 공차분석 모델이 완성되면 그림 5의 오른쪽 화면처럼 모델 간의 관계가 만들어지며, CETOL 6σ 에서는 Model graph 또는 DFC (Datum Flow Chain)라고 표현된다. 이것은 제품 품질에서 영향을 미치는 주요 관계이며 인자들이다. 학술적인 용어로 KC(Key Characteristic)라고 한다. ※KC(Key Characteristic)의미 살펴보기

그림 5. CETOL 6σ의 Model graph(DFC filter 기능의 모습)

 

CETOL 6σ의 Model graph에서는 구성된 공차분석 모델의 인자(Part, Feature, Dimension, Joint, GD&T, ETC)가 제품 품질에 영향에 포함 유/무를 시각적으로 판단하게 도와주는 가시화 도구 중 한 개이다. 
모델에 반영한 모든 Data가 누적공차 계산에 사용되는 것이 아니라 연관된 인자들만 계산을 진행한다. (그림 5)filter기능을 통해 불필요한 작업을 하였는지 검수를 진행하며, 공차분석 모델 구성의 관계도와 신뢰성을 명확하게 확보할 수 있는 이점이 있다. 

 

 
그림 6. 누적 공차 분석 결과를 살펴보고 확인하는 모습

 

공차분석 모델 구성과 검토가 완료되면 측정지점에 대한 허용범위(requirements)를 반영하고 그에 따른 결과치(Sigma, DPMU, %Yield)를 볼 수 있다. 산출된 결과에서 민감도/기여도 항목들 볼 수 있는데 그림 6의 모습처럼 사용자는 결과검토를 쉽고 빠르게 할 수 있다. 사용자가 결과의 항목을 선택하면 CAD화면, 모델 Tree, 모델 Graph 등에서 즉각적으로 하이라이트 된다.

CETOL 6σ는Worst Case계산(Min/Max)과 시스템모멘트법(그림 7)으로 계산되어 모델에서 공차 값을 변경하면 결과도 바로 계산되기에 실시간 검토와 판단이 가능하다. 
 

그림 7. CETOL 6σ의 시스템모멘트법

시스템모멘트법(Method of System Moments)은

•    3차원 공차 분석을 목적으로 개발된 분석기술
•    결과는 편차 곡선 그 자체이며 정밀도의 편차는 없음
•    샘플링이 필요하지 않기 때문에 연산이 빠르고 설정 변경 시 즉시 결과를 산출

 

그림 8. 결과(민감도, 기여도)의 활용

 

 

결과로 산출된 민감도 & 기여도는 그림 7과 같이 활용이 가능하다. 

• 측정지점에 대한 민감도는 방향과 크기의 성분이기 때문에 결과 산포 이동에 반영
• 영향도가 높은 민감도 & 기여도 인자는 엄격하게 관리
  (예; 제품의 전수 검사가 아닌 기여도 상위 항목 7개 검사)
• 영향도가 낮은 인자는 공차 완화 검토
• 제품 품질 요구사항에 따라 적절한 공차 적용
  
  

품질과 비용을 최적의 수준으로 유지 : Balance between Design Performance & Cost

 

■ 3차원 공차분석 국내외 산업군별 사례 정보 살펴보기 (아래 링크 참조)

• 전기전자 산업군 자료 보기 (Electrical-Security-Consumer-HVAC-Aerospace)
• 의료기기 산업군 자료 보기
• 자동차 산업군 자료 보기

 
 

■ 3차원 공차분석 CETOL 6σ v12.0 주요 업데이트 소식

■ CETOL 6σ v12.0 for NX (Integrated) 신규 출시

2025년 01월 CETOL 6σ v12.0이 출시됨에 따라 NX CAD의 신규 support environment를 공식적으로 선보이게 되었다. 
기존 NX CAD의 경우에는 CETOL 6σ에서 단독버전(stand-alone)으로 지원하고 있었는데, 통합버전(Integrated)이 출시됨에 따라 사용자는 좀 더 유연하게 선택하여 사용할 수 있게 되었다.

 

• 통합버전(Integrated)
  - 해당 CAD License + CETOL License 필요
• 단독버전(stand-alone)
  - CETOL License만 필요
   

■ CETOL 6σ's CAD support environment - 통합버전(Integrated)

 

■ CETOL 6σ's CAD support environment - 단독버전(Stand-alone)

• CETOL 6σ for CATIA V5-6
• CETOL 6σ for NX

 
 

■ CETOL 6σ v11.2.0 주요 업데이트 

•    Assembly-level features
•    → Assembly-level의 CAD features를 CETOL 모델에 추가

Assembly reference planes, axes and points and assembly-level geometry features (e.g., holes and cuts).

 

•    Miscellaneous
•    → Select auxiliary features for other conditions 

 

보조(auxiliary)피처 선택하여 measurement endpoints의 위치, joint의 위치 또는 feature origin의 위치를 수정

 

 
•    Miscellaneous
•    → Reset Joint DOFs 

Component joints레벨의 Context menu(마우스 우 클릭 메뉴)에서 기 설정한 구속상태로 재설정 하는 옵션

 

 

•    Miscellaneous
•    → Add geometric tolerance 

선택한 feature의 Context menu(마우스 우 클릭 메뉴)에서 GD&T를 추가하는 옵션

 

 
 
•    Miscellaneous
•    → Upload to VariSight

VariSight 2024말 출시되어 조직의 모든 부서에서 활용할 수 있는 방식으로 제공하기 위해 특별히 만들어진 웹 기반(PLM) 데이터 관리 솔루션
CETOL 모델 및 보고서 파일→ VariSight에 업로드하는 기능 추가
VariSight는 mechanical variation data 관리를 위한 Enterprise-level의 제품

 

 

  

•    Data Management for Mechanical Variation Models
→ CETOL/EZtol model data 저장 및 관리
→ 공차분석 데이터 노출 (민감도, 기여도, measurements, quality metrics, etc…)

•    PLM System과 원활한 통합
→ CAD model information 동기화(버전 기록, Assy 구성요소)
•    Advanced Model Interrogation and Reporting Capabilities
→ 모델 input값 변경 및 분석을 진행하여 여러 케이스 수행
→ 다양한 버전의 개체 비교 수행
→ 집계된 품질 지표, 시간 경과에 따른 품질 지표 등에 대한 보고서 생성 등
•    Standard Tolerances Library
→ 부품 유형 및 제안된 제조 프로세스에 따른 표준 허용 공차 라이브러리
 → Library에 정의된 규칙에 따라 모델에 적용되는 허용 공차에 대한 검사
•    Inspection Data Integration
→ 예측 결과와 실제 결과를 비교하기 위해 추정된 허용 공차 분포 대신 공차 분석 연구에서 사용할 검사 결과 가져오기
→ 표준 허용 공차 값은 검사 데이터를 통해 검증

 

■ CETOL 6σ eXzone(3차원 공차분석 체험존)

3차원 공차분석 전문 s/w CETOL 6σ는 태성포털의 체험존에서 가볍게 살펴볼 수 있다. 체험존의 예제는 4가지 Case로 구성되어 있으며, 3가지 예제와 마지막 1가지는 기본교육에서 사용하는 예제들이 포함되어 있다.
또한 처음 접해보는 사용자들을 위해서 ebook과 따라하기 동영상을 같이 제공하고 있기에 천천히 따라해본다면 어렵지 않게 살펴볼 수 있다.

▶ (태성포털)체험하러 바로 가기 (회원가입 & 로그인 필요)

 

CETOL 6σ eXzone (따라하기)예제 미리보기

 

 

 3차원 누적 공차분석 문의 : cetol@tsne.co.kr