3D CAD 기반설계자동화사례 - NX, CREO 기반 LG 전자생산기술원 임기수수석
Contents 1. 개발지원 IT 시스템 2. 설계자동화 2-1. Concept 2-2. MD Template 구성 3. 양산성검증 (DFM) 3-1. DFM TRM 3-2. DFM 구성 4. Summary
1. 개발지원 IT 시스템 선행개발 기구 / 회로 Data 통합관리 - 표준부품 / 형상 Lib ( 설계기준 Guide) - CAD 사용역량향상 - 협업 Process 정립 PDM * 설계자동화 설계 Process 고도화 선행검증 - 설계해석 Tool 운영 ( 기술별 ) - 해석전문가육성 - 설계자향 CAE - 성능예측 (PES) MES **** Modular Design (Platform) 외관디자인 D2E ** 부품 Library 상세설계 Feature Library 도면 (2D) DFM *** 금형제작 PDM MES 연계 양산 ( 생산방식 ) Modular Design D/B 지식기반설계 - 설계시방정보화 - Knowledge 관리 - 실패사례관리 검도자동화 - 금형고려설계 - 양산성 / 조립성설계 - 공차설계 - 기구 / 회로통합검증 ECO 원인정보 / 생산정보 1 주 ) *PDM: Product Data Management **D2E: Design to Engineering ***DFM: Design For Manufacturing ****MES: Manufacturing Execution System
2. 설계자동화 표준 3D 설계 Template 을기반으로설계가자동화, 모듈화되어설계 Speed 와완성도가향상됨 3D 모델 Template 구축 설계 Speed-Up 설계품질 향상 제품구조 부품 / 모듈 표준형상 3D CAD 편집설계환경구축 설계 Rule 검증 OK NG 템플릿검색 전용 UI 자동설계설계 Rule 자동계산위반검출 Figure 1 [3D CAD 기반설계자동화개념 ] 2
2-1. Concept - 설계 Template 표준화된모양이나양식을틀로만든것 재활용을통해빠르고정확하게업무를진행할수있게해줌 Type Form Frame Document CAD 모델 Template diameter height width Reuse 3
2-1. Concept - Modular Design Template (MDT) 제품개발자가설계표준을쉽게호출하여쓸수있도록만든설계 Template 임 Issue Modular Design Template 반복되는설계도면시방 - 같은사유의설계도면시방재발 추가적인비용발생 Ex) 성형단파손 구조표준화 3D 모델 + 변경 Logic MD Template System - UI상 Spec./ 치수입력시형상자동생성 + System UI 1) + 설계시간과다 - 인터페이스및 설계 Guide - 복잡한형합형상설계 - 반복적형상설계 고정 / 변동구조의표준화 설계 Guide Pop-up화면 - 표준설계 Guide를제공 Master DB 1) UI: User Interface 4
2-2. MDT 구성 MD Template 은아래와같이 4 개의 type 으로구분됨 Feature Part Module Layout 대상 Part 내특정부위의 표준형상 Part 의외곽및 표준형상 Part 간표준인터페이스 (Part Template 포함 ) 모듈간표준인터페이스 (Module Template 포함 ) 이미지 5
2-2. MDT 구성 - 적용효과 표준화및표준구조의재사용을통해개발효율증대, 리스크감소등의효과를볼수있음 설계지식 구조강성 표준화 재사용 개발효율증대 리스크감소 양산성필드불량 MD Template 개발 효율증대 재사용을통하여효율적으로개발업무를추진할수있음 리스크감소 현재까지최상의상태를기반으로표준화하였기때문에설계오류등이적음 가치증대 개발업무의효율증대로확보한여력을부가가치창출작업에활용 비용절감 리스크감소에따른품질향상및금형시방비용감소 6
3. 양산성검증 (DFM: Design For Manufacturing) 양산성선행검증 Tool 을이용하여더빠른설계, 더향상된설계품질 확보를통한제품개발경쟁력강화. 3D 설계도면양산성 / 조립성자동검증 Report 양산 품질향상 검도 Speed-Up Cost 최소화 제품강도외관품질금형적합성조립성 / 작업성 3D 도면검도시간도면수정시간금형톤수산출시간 Time to Market 금형개발비용금형수정비용생산조립비용품질실패비용 7 Figure 2 [3D 기반설계검도 Process]
공정데이터 규격하한 -2 목표값 * 규격상한 2 표본평균 1.37333 표본 N 90 표준편차 ( 군내 ) 0.934894 표준편차 ( 전체 ) 1.17586 관측성능 PPM < 규격하한 11111.11 PPM > 규격상한 222222.22 PPM 총계 233333.33 상단전면단차의공정능력 규격하한 -2-1 0 기대성능 ( 군내 ) PPM < 규격하한 154.13 PPM > 규격상한 251330.76 PPM 총계 251484.89 1 규격상한 2 3 4 기대성능 ( 전체 ) PPM < 규격하한 2060.05 PPM > 규격상한 297036.76 PPM 총계 299096.81 군내전체 잠재적 ( 군내 ) 공정능력 Cp 0.71 CPL 1.20 CPU 0.22 Cpk 0.22 전체공정능력 Pp 0.57 PPL 0.96 PPU 0.18 Ppk 0.18 Cpm * 3-1. DFM TRM 2015 ~ 추진단계 2012 2013 Ass y 검증 2014 동적 Ass y 검증, 공차 동적 Ass y 공차설계 조립성및작업성평가 3D 도면기반 체결강도 체결방향 Mold 단품검증 Assy 정적간섭 표준형합부 동적간섭 3D 치수공차 작업동작기반 작업부하 조립시간 Press 살두께 경사코어 공차기반구축 표준도면 공차설계 Template 최소 Gap 설계자향 3D 공차해석 간격 Bending 기술성숙도 8
3-2. DFM 구성 - 몰드금형검증 Rule 항목 제품살두께 상세항목 살두께 Min ~ Max 허용범위 기본 (±min, max) 단위 mm Rule 값 ABS PP GPPS HIPS MIPS PC( 투명 ) POM PCTG 2.5 (±0.3) *** *** *** *T : 기본살두께 (Nominal Wall Thickness) 2.5 (±0.3) *** *** *** 금형강도 금형박막부높이에따른두께 Min mm 0.3 x H( 높이 ) H Min Rib Rib 높이 Max 4*T *** *** 4*T *** *** 3*T *** Rib 두께 Min *** 0.4*T *** *** 0.4*T *** *** *** mm Max *** *** 0.7*T *** *** 0.5*T *** 0.6*T Rib 의 Base R Min 0.3 Tapping Screw M3 M4 M5 M6 참고 Boss (Φ 별, Screw 종류 ) 외경 (ΦD) mm 7.5 ** ** 10 내경 (Φd) mm ** 3.4 ** 5.4 9 구배 높이 (L) Max mm 30 ** ** ** 일반 ( 비부식면 ) Min 1 ** 2 ** 1 ** ** ** 각도부식면 Min 창성정밀부식 일반부식기준표에준함.
3-2. DFM 구성 - 검증결과 살두께검증 Rule( 허용범위 ) 에벗어난문제부위를자동검출, 3D 도면상에표시해줌으로 검도정확도향상, 검도시간절감이가능함. 10
3-2. DFM 구성 - Press 금형검증 Rule 항목구축내용 Rule 항목 Hole Diameter( 재질별 ) Spacing( 간격 ) 기본안 ( 일반 Rule) Rule 값 경강연강황동알루미늄 둥근구멍 (Min) 1.3*T *** *** 0.8*T 각구멍 (Min) *** *** 0.7*T *** 둥근구멍 (Min) 2*T 0.8mm 각구멍 (Min) *** *** Edge (Notching) Min 2.5*T Bending 거리 Min h = r + 1.5*T h r Width( 폭 ) W(Min) 1.7*T L Slot Length( 길이 ) L(Max) *** Edge (Notching) A(Min) *** L = 23mm 경우 h = r + 2*T W L A Bending 거리 L = 25~50mm L = 50mm 경우 *** *** h r Notching Width( 폭 ) W(Min) W = 3*T Length( 길이 ) L(Max) *** W L Notching 간격은각구명간격과동일 11
3-2. DFM 구성 - 검증결과 Hole/Cutout 과 Notching 간거리검증실행예 Cutout/Cutout distance Cutout/Notching distance Hole/Cutout distance 12
3-2. DFM - 설계검도적용 Process 설계자 3D CAD 도면완성 DFM DFM 검증, 도면수정 DFM 금형 CE DFM 기반금형심의 최종도면수정 DFM 최종검증결과등록 PDM 도면승인요청 < 결과창 > < UG NX 메뉴 > 합의자 ( 연구 기획 ) DFM DFM 검증 여부확인 Yes PDM 도면최종합의 검도자 (P/L) DFM DFM 검증결과확인 Yes DFM DFM 기반검도수행 Yes PDM 도면최종승인 13
4. Summary - 기대효과 1 설계 Speed 향상 표준및공용설계 Template 을쉽게활용함으로써개념설계부터상세설계까지일관되고빠르고정확하게설계할수있습니다. 3 설계역량향상 전문가설계방법을시스템에담아초급설계자도전문가수준의설계를할수있도록지원합니다. 2 표준설계완성도향상 표준화된설계 Template 과검증으로설계품질을향상시킵니다. 4 설계수정최소화를통한비용절감 설계표준위반을개발단계에선행검증하고, 휴먼에러를방지하여제조, 양산단계의품질비용을줄여줍니다. 도면검증시간단축 금형 / 양산성검증 1~2 hr 부품 1 개당 80% 개발시간단축, Load 감소 도면수정, ECO 작성 Load 감소 (DFM 관련 ) 135 hr 도면수정, ECO 작성시간 : 1.5 hr/ 건 5~20 min 92% 10.5 hr < 기존 > < 개선 > < 13 년 > < 15 년 > 냉장고, 에어컨, 세탁기, TV, 모니터, Audio, Mobile, 키친패키지등적용 14