최선의 진공 솔루션으로 경제성 확보

진공 솔루션을 올바르게 선택하면 플라스틱 공정의 많은 부분에서 막대한 비용을 절감할 수 있습니다. Röchling Automotive Germany SE & Co. KG는 독일 볼프스부르크(Wolfsburg) 공장에서 라미네이팅 시스템에 부품을 고정하는 데 사용되는 기존의 진공 장비를 Dr.-Ing. K. Busch GmbH와 공동으로 재검토하는 작업을 진행하였고, 이는 투자 비용의 10배가 넘는 비용을 절감할 수 있는 새로운 솔루션을 찾게 되었습니다.
그림 1: 자동차 산업의 내장 도어 패널용 부품 생산을 위한 4개의 몰드 홀더가 있는 라미네이팅 시스템 천연 폴리프로필렌 섬유로 만들어진 성형 부품은 상단의 흡입구를 통해 제자리에 고정되는 반면, 패브릭 피복은 바닥에 위치하여 폼 층 및 접착제로 코팅됩니다.
그림 1: 자동차 산업의 내장 도어 패널용 부품 생산을 위한 4개의 몰드 홀더가 있는 라미네이팅 시스템 천연 폴리프로필렌 섬유로 만들어진 성형 부품은 상단의 흡입구를 통해 제자리에 고정되는 반면, 패브릭 피복은 바닥에 위치하여 폼 층 및 접착제로 코팅됩니다.

진공은 플라스틱 공정 및 처리에서 다양하게 사용됩니다. 해당 공정에서 진공 기술을 면밀히 검토하는 것은 꼭 필요하며, 대부분의 경우, 경제성과 신뢰도 측면에서 모두 최적화할 수 있습니다. 볼프스부르크 공장의 유지보수 및 수리 관리자인 카르스텐 파펜슈테트(Karsten Pavenstädt)는 두 대의 라미네이팅 시스템에 대해 기존 진공 공급을 최적화하고 간편한 솔루션을 구현하여 상당한 비용 절감을 달성하고자 했습니다.

Röchling 공장은 자동차 내장 도어 패널을 생산합니다. 공장에 있는 두 대의 라미네이팅 시스템은 지지대에 장식용 표면을 바릅니다. 이를 위해 사전 제조된 부품을 라미네이팅 시스템의 홀더 아래에 두고 진공을 사용하여 고정시킵니다(그림 1). 패브릭이나 모조 가죽과 같은 피복을 카운터 몰드에 놓습니다. 품 층 및 접착제는 이 시점에서 장식용 몰드에 이미 칠해져 있습니다. 라미네이팅 시스템에서 부품을 가열한 뒤 몇 초 동안 함께 압착하면 성형 부품과 피복이 접착제로 함께 접착됩니다. 패브릭이나 가죽으로 덮인 모든 부품은 라미네이팅 시스템에서 이런 방식으로 생산되어 도어 패널에 삽입됩니다.

이전에는 필요한 진공을 생성하기 위해 이젝터가 사용되었습니다. 이 방법에는 두 가지의 심각한 단점이 있습니다.

  1. 어떤 경우에는 부품을 제자리에 안정적으로 고정할 만큼 강력한 진공을 생성할 수 없습니다. 천연 섬유로 만들어진 성형 부품은 다양한 각도에서 공기를 투과할 수 있어 안정적인 형태가 아닙니다. 따라서 진공이 충분히 강하지 않을 경우,  몰드 홀더에 제대로 고정되지 않아 수평이 아닌 상태가 됩니다. 결과적으로 이젝터의 누출 공기가 흡입되어 이젝터에 과부하가 걸립니다. 
    실제로 약간 휘어진 부품들은 제 위치에 고정할 수 없기 때문에 라미네이트 작업을 할 수 없어 폐기물로 처리해야 했습니다.
  2. 4개의 이젝터는 에너지원으로 각각 과도한 양의 압축 공기를 필요로 하여 예비 컴프레서를 사용해야 했으며, 전체 압축 공기 공급이 1번 이상 실패했습니다. 2교대로 매일 압축 공기를 소비하는 용량은 평균 1,280입방미터였습니다. 연간 230일 기준 생산량과 1,000입방미터당 16유로의 비용을 계산했을 때, 이젝터 실행과 관련된 압축 공기 비용은 연간 약 4,700유로에 달합니다.
     

카르스텐 파펜슈테트는 추가 컴프레서를 구입하기로 결정하기 전에 Dr.-Ing. K. Busch GmbH에 문의하여 기술 상담을 예약했습니다. 이들은 함께 기존의 모든 매개변수를 검사하고 적합한 솔루션을 개발했습니다. Busch는 두 대의 라미네이팅 시스템용으로 인버터 제어Mink MV 클로 진공 펌프를 권장했습니다. 처음에 파펜슈테트는 2.1킬로와트 모터에서 작동하는 이러한 유형의 진공 펌프가 각 라미네이팅 시스템에서 총 8개의 이젝터를 교체할 수 있는지 회의적이었습니다.


그림 2: Simplex VO 0080: 주파수 제어 Mink MV 클로 진공 펌프 및 진공 탱크가 장착된 진공 시스템

2017년 초 Simplex VO 진공 시스템(그림 2)이 설치되었습니다. 이 시스템은 주로 진공 탱크를 장착한 Mink MV 클로 진공 펌프로 구성됩니다. 펌프의 다양한 구동 속도와 진공 탱크의 압력 스위치로 진공 탱크 내부의 진공 레벨을 일정하게 유지합니다. 진공 펌프는 두 대의 라미네이팅 시스템 사이에 바로 위치하며 각 기기에 있는 4개의 몰드 홀더에 호스로 연결됩니다. 몰드 홀더 바로 앞의 호스 연결부에 밸브가 있으며, 성형 부품을 홀더에 놓으면 바로 열립니다. Mink MV 클로 진공 펌프의 흡입 용량이 매우 크기 때문에 성형 부품은 제 위치에 안정적으로 고정됩니다. 중간의 진공 탱크에서는 필요한 진공도가 즉시 생성되어 공정이 상당한 속도로 가속화됩니다. 일단 부품을 함께 압착하여 접착시키면 밸브가 다시 닫히고 라미네이트 처리된 부품을 수동으로 제거할 수 있습니다. 

압축 공기에서 작동하는 이젝터와 Mink 클로 진공 펌프 간에 계산된 에너지 절약은 실제로 훨씬 더 높습니다. 이것은 부품의 신속한 고정과 몰드 홀더에서의 완벽한 배치로 인해 필요한 흡입 용량이 적기 때문입니다. 시스템의 통합된 수요 기반 제어를 통해 즉시 전력을 줄임으로써 평균 전력의 20%만 사용합니다. 이로 인해 연간 200유로의 에너지 비용이 발생하며, 이는 이전에 사용하던 이젝터와 비교했을 때 연간 4,500유로 상당의 에너지를 절약한 것입니다.  

모든 부품을 제자리에 안정적으로 고정할 수 있기 때문에 고정할 부품이 휘거나 공기 투과성이 높은 경우에도 폐기물이 거의 없고, 두 대의 라미네이팅 기계 모두 요구되는 정확한 진공 레벨을 항상 유지합니다. 

항상 일정한 진공을 유지하여 최대의 에너지 절약이 가능합니다. 이제 직원들은 한 번에 두 개씩 기계에 라미네이트 처리를 할 부품을 놓을 수 있으며, 즉시 고정되기 때문에 생산량이 증가합니다.

유지보수 및 수리 관리자인 카르스텐 파펜슈테트는 Dr.-Ing. K. Busch GmbH와 협업을 통해 구현한 이 솔루션에 매우 만족하고 있습니다. 비용 절감 외에도 유지보수가 거의 필요 없고 사용 유체 없이 작동하는 현대적이고 안전한 진공 공급 장치를 갖추게 되었습니다. 라미네이팅 시스템에서 이젝터로 직접 발생하는 소음 또한 줄었습니다. Mink 클로 진공 기술이 이젝터보다 상당히 조용하기 때문에 작업장소에서 발생하는 원치 않는 소음이 크게 줄었습니다. 또한 이제 공장의 압축 공기 공급이 충분하기 때문에 컴프레서에 추가로 투자할 필요가 없습니다.


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