인체공학적 생산 – 뮌헨 공장의 파일럿 프로젝트가 자동차 조립 공정에 개인 맞춤형 지지 디바이스의 적용을 평가한다.

뮌헨 - BMW그룹은 사람이 소비자 이익에 중점을 둔 절약형 생산의 중요 요소라고 생각한다. 이 때문에 회사는 Industry 4.0을 생산 공정의 노동자에게 최선의 보조를 주기 위한 기술의 합리적인 사용으로서 정의하고 있다. 이것을 달성할 수 있는 방법은 뮌헨 공장의 자동차 조립 공정의 파일럿 프로젝트를 통해 증명되고 있다. 최근에 flexible finger cot이라고 불리는 혁신적인 인체공학 도구가 도입되었는데 이것은 노동자들의 엄지 관절에 무리한 부담이 가는 것을 막아주면서 조립 작업을 할 수 있게 해준다. 이 프로젝트는 뮌헨공대와 협업으로 이루어지는 논문의 한 부분으로서 BMW그룹의 인체공학적 생산에 대한 특별한 요구를 충족시키기 위한 것이다. 각각의 유연공정 보조장치는 노동자의 손의 크기와 모양에 맞춘 특별한 제품이다. BMW그룹은 이 보조장치를 최근 3D 프린팅이라고 불리는 적층공법을 사용하여 자체생산하고 있다.

                         출처: BMW Group PressClub Global
                         

이 혁신적인 지지 디바이스들은 고무 플러그들이 있는 조립 공정의 파일럿 프로젝트의 한 부분으로써 적용되었다. 이 고무 플러그들은 페인트칠 공정의 배수구에 엄지손가락으로 밀어 넣어야 하는데 강한 근육을 가진 사람에게도 이 행동은 노력을 필요로 했다. 엄지 관절의 불필요한 무리를 막기 위해서 폴리우레탄 열가소성 수지로 만들어진 finger cot를 마치 제2의 피부처럼 엄지 주위에 씌운다. 관절 부분에 덧대어진 보조기구는 엄지손가락을 제약없이 움직일 수 있도록 도와준다. 엄지의 뒷부분에는 플라스틱 소재가 덧대어져 있다. 엄지가 좋다는 뜻의 제스쳐처럼 뻗는 모양이 되면 덧대어진 부분이 서로 맞대어지면서 안정적인 부목 형태가 된다. 이를 통해 플러그를 누르는 힘이 엄지 전체로 퍼지게 되고 손목까지 이어지게 된다. 초기 실험 단계에서 노동자들의 반응은 긍정적이었다. 현재는 조립 보조 기구들을 앞으로의 생산 공정에서 정규 도구로 적용시키는 방안을 검토 중이다.

각각의 finger cot은 그것의 사용자만을 위해 만들어진다. 이를 위해 노동자의 엄지는 모바일 3D 스캐너로 측정된다. 기준 생산 레이아웃에 기반하여 미래의 지지 디바이스는 측정되고 가상의 여러 층위로 나누어진다. 각각의 층위는 사람의 머리카락의 굵기 정도이며 도구는 선택적 레이저 소결 방식을 통해 생산된다. 간단하게 말해서 이 적층 생산 공법은 디지털 데이터 세트가 개별적인 정보의 층위로 나누어지는 3D 프린터의 작동 원리와 비슷하다. 이 정보 층위에 기반하여 플라스틱 가루는 예열되어 있는 구성 공간에서 선택적으로 CO2 레이저에 의해 융합된다. 이 과정을 통해 플라스틱은 현재 구성되는 층위뿐만 아니라 이전에 형성된 것과도 합쳐질 수 있다.

열가소성 폴리우레탄은 유연한 지지 디바이스들을 만드는 데에 완벽하게 적합한 소재이다. 본질적으로 이 소재는 유연하지만 상위 재료 강도에서는 단단하고 강한 결합을 형성한다. 기계적인 인장 강도는 높으며 이 소재는 찢어짐이 없이 강하고 지속적인 압력을 견뎌낼 수 있다. BMW그룹은 여러 해에 걸친 발전과 혁신적인 소재 시장의 성숙도에 의해 촉발된 연구 프로젝트에 참여하여 왔다. 가장 큰 이익은 기계적인 구성요소가 서로 다른 절차 변수의 결합을 통한 각각의 적용을 이용해 맞춤제작이 될 수 있다는 점이다.

사람의 이익을 위한 빠른 시제품 제작 : 패럴림픽 농구선수들을 위한 좌석

BMW그룹이 인체공학적 보조기구를 적층 공법을 이용해 만들기 시작한 것은 이번이 처음이 아니다. 2012년에 이 자동차 생산기업은 패럴림픽에 출전하는 영국 농구팀을 위해 맞춤형 휠체어 시트를 제작했다. 기존에 만들어진 시트에 비해서 이 혁신적인 시트들은 더 가볍고 선수의 몸에 맞게 제작된 것이 장점이었다.

BMW 그룹 – 적층 생산 공법 분야의 개척자

BMW 그룹은 Concept Prototyping 분야에서 빠른 시제품 제작을 위해 1989년부터 적층 공법을 사용해왔고 그 이후로도 관련 절차를 개발하여 왔다. 특수한 구성요소의 요구에 따라 BMW 그룹은 다양한 절차와 소재들을 사용했다. 선택적 레이저 소결방식 이외에도 입체 석판 인쇄 공법, 폴리젯 프린팅, 융합 퇴적 모델링을 사용한다. 뮌헨에 위치한 BMW 그룹의 Research and Innovation Center (FIZ)에 있는 Rapid Technologies Center에서는 이 방법을 이용하여 일년에 100,000개의 구성요소를 만든다. 구성요소의 종류는 작은 플라스틱 홀더에서 디자인 패턴, 성능시험을 위한 차량 부품까지 다양하다. 절차와 구성요소의 크기에 따라 구성요소들은 단지 며칠 이내에 완성되어 사용 가능하다. 이것들은 생산에 개별적으로 공급되거나 DTM (German Touring Car Masters) 차량의 고압력 섹션에 사용되어 차량개발과 시험에 적용된다.