자동차, 전자 제품, 가전제품 제조 등 비즈니스를 위해 금속 스탬핑을 주문한 적이 있다면 딱 맞고, 견디고, 제 시간에 맞춰 배송되는 부품을 얻는 데 얼마나 많은 비용이 드는지 아실 것입니다. 지난 8년 동안 수십 명의 고객과 협력한 스탬핑 제품 공급업체로서 저는 이것이 단지 기계를 작동하고 금속을 절단하는 것만이 아니라는 것을 말씀드릴 수 있습니다. 모든 단계에는 프로젝트를 중단시키고, 비용을 증가시키며, 심지어 부품 배치를 망칠 수도 있는 거의(그리고 적지 않은) 장애물이 있습니다. 오늘 저는 스탬핑 생산에서 우리가 직면하는 실제적이고 일상적인 문제를 분석하고 현지 스탬핑 상점에서 맞춤 주문을 위해 약간의 추가 리드 타임이 필요한 이유를 엿보고 싶습니다.
먼저 재료 자체에 대해 이야기 해 봅시다. 판금은 거의 모든 스탬프 부품의 중추입니다. 그렇죠? 간단한 브래킷을 만들든 복잡한 인클로저를 만들든 관계없이 금속 유형, 두께, 심지어 배치 일관성까지 여부에 따라 실행이 성패를 좌우할 수 있습니다. 여기서 가장 큰 골칫거리 중 하나는 재료의 스프링백입니다. 해당 용어를 들어본 적이 없다면 기본적으로 금속이 스탬프를 찍은 직후에 원래 모양으로 돌아가려고 하는 경우입니다. 예를 들어, 손가락으로 클립을 구부린다고 상상해 보십시오. 손을 놓으면 완벽하게 구부러진 상태가 유지되지 않고 약간 튀어 나옵니다. 여기에 훨씬 더 두껍고 강한 금속을 곱하면 문제가 발생합니다. 예를 들어, 90도 굽힘이 필요한 12게이지 강철 브래킷을 스탬핑하는 경우 스프링백을 사용하면 대신 87도 또는 92도에서 나올 수 있습니다. 고정은 다이를 약간 조정하는 것만큼 간단하지 않습니다. 동일한 금속의 서로 다른 배치는 인장 강도가 약간 다를 수 있으므로 스프링백 양이 변경됩니다. 작년에 우리는 덕트 브래킷을 더 저렴한 알루미늄 합금으로 전환한 HVAC 업계 고객이 있었는데, 스프링백은 이전 금속보다 3도 더 높았습니다. 올바른 굽힘 각도를 얻기 위해 3개의 프로그레시브 금속 스탬핑 다이를 재작업해야 했고, 이로 인해 배송이 2주 늦어지고 생산 비용이 10% 추가되었습니다. 그것은 사양서에는 나타나지 않는 종류의 것입니다. 스탬핑 프레스를 누르면 나타나는 것입니다.
재료와 관련된 또 다른 과제는 표면 품질입니다. 많은 고객들은 금속 스탬핑이 단지 구조적으로 튼튼할 필요는 없다는 사실을 깨닫지 못합니다. 마감이나 조립을 위해 매끄럽고 버가 없는 표면이 필요한 경우가 많습니다. 버는 펀치가 판금을 절단할 때 형성되는 작고 날카로운 금속 모서리입니다. 이는 매우 일반적이지만 이를 제거하면 추가 단계(텀블링, 연삭 또는 디버링 등)와 시간이 추가됩니다. 더 나쁜 것은 스테인레스 스틸이나 얇은 구리와 같은 일부 금속은 연강보다 버가 발생하기 쉽습니다. 마이크로 커넥터에 꼭 맞는 전기 접점을 만드는 고객이 있었습니다. 아주 작은 버라도 단락을 일으킬 수 있습니다. 우리는 버 크기를 적합한 수준으로 낮추기 전에 세 가지 다른 펀치 코팅을 시도하고 스탬핑 속도를 두 번 조정했습니다. 우리가 이를 놓쳤다면 부품 결함으로 인해 전체 생산 라인이 가동을 중단해야 했을 것입니다. 부품을 스탬핑하는 것뿐만 아니라 재료가 어떻게 반응할지 예상하고 작은 결함을 계획하는 것입니다.
다음은 툴링 및 금형 유지 관리입니다. 프로그레시브 금속 스탬핑 다이는 대량 스탬핑 작업의 핵심입니다. 그렇죠? 한 번에 여러 부품을 펀칭하고, 구부리고, 성형하므로 정밀성이 필요합니다. 그러나 다이는 단단한 금속으로 만들어져 정기적인 유지 관리를 하더라도 시간이 지남에 따라 마모됩니다. 문제는 다이 마모가 항상 점진적인 것은 아니라는 점입니다. 때로는 약간 벗어난 부품 배치를 얻을 때까지 이를 알아차리지 못할 수도 있습니다. 예를 들어, 프레스된 부품에 0.5mm 구멍을 만드는 펀치가 0.02mm만 마모되면 구멍이 너무 커지고 부품이 폐기됩니다. 지난 분기에 우리는 50,000개의 자동차 도어 경첩을 가동했는데 다이의 가이드 핀이 마모되어 약 2,000개의 부품에 너무 큰 핀 구멍이 생겼습니다. 우리는 진행 중인 점검 중에 이를 발견했지만 여전히 해당 부품 비용과 핀을 교체하는 동안 하루의 가동 중지 시간이 발생했습니다. 더 나쁜 것은 백업 다이가 준비되어 있지 않으면(그리고 좋은 백업 다이가 저렴하지 않은 경우) 맞춤형 다이가 만들어질 때까지 몇 주를 기다려야 한다는 것입니다. 이것이 바로 우리가 모든 최고 다이의 예비 부품을 보관하고 중요한 구성 요소를 매일 점검하는 이유입니다. 하지만 그래도 예상치 못한 순간에 마모가 발생하는 것을 막을 수는 없습니다.
그런 다음 치수 정확도 문제가 있습니다. 스탬핑된 부품은 다른 부품에 맞아야 하므로 0.1mm의 편차라도 전체 조립에 실패할 수 있습니다. 그러나 이러한 정확성을 얻으려면 프레스 정렬, 판금 평탄도, 심지어 작업장의 주변 온도까지 다양한 요인에 따라 달라집니다. 잠깐, 온도요? 응, 정말이야. 금속은 따뜻하면 팽창하고, 추우면 수축합니다. 작업장의 온도가 70도로 설정되어 있지만 판금 배치를 내릴 때 외부 온도가 50도인 경우 금속이 약간 줄어들고 스탬프 부품의 치수가 줄어듭니다. 우리는 두 해 전 겨울을 통해 이 사실을 뼈저리게 배웠습니다. 스탬핑 라인 중 하나가 하역장 근처에 있었고, 한파가 닥쳤을 때 라인으로 들어오는 판금이 작업장보다 10도 더 차갑다는 사실을 알게 되었습니다. 처음 5,000개 부품의 굽힘 길이가 0.2mm 차이가 나서 모두 폐기해야 했습니다. 이제 우리는 들어오는 모든 자재에 대해 온도 조절이 가능한 준비 공간을 갖추고 있으며, 스탬핑하기 전에 금속을 작업장 온도에 24시간 동안 적응시킵니다. 프로세스에 약간의 시간이 추가되지만 수백 개의 부품을 폐기하는 수고를 덜고 고객이 조립 문제를 처리하는 수고를 덜어줍니다.
공급망 지연은 현재 또 다른 큰 과제이며 통제할 수는 없지만 스탬핑 생산에 확실히 영향을 미칩니다. 거의 모든 스탬핑 부품은 강철, 알루미늄, 구리 등의 원자재에 의존하며 최근에는 판금 리드 타임이 다양해졌습니다. 제품 출시를 위해 금속 스탬핑 부품의 긴급 주문이 필요한 고객이 있었는데, 이들의 일반적인 철강 공급업체는 6주 동안 밀린 상태였습니다. 우리는 다른 공급업체로부터 더 작은 배치를 소싱해야 했지만 해당 금속의 표면 마감이 달랐기 때문에 스탬프가 올바르게 찍힐 수 있는지 확인하기 위해 소규모 테스트 배치를 실행해야 했습니다. 효과가 있었지만 고객 비용에 1,500달러가 추가되었고 배송이 5일 지연되었습니다. 다이 부품도 마찬가지입니다. 중요한 나사나 가이드 핀이 파손된 경우, 특히 맞춤 크기인 경우 특수 부품이 들어올 때까지 기다려야 할 수도 있습니다. 부품 배송도 문제가 될 수 있습니다. 찌그러지거나 긁힐 수 있는 섬세한 스탬프가 찍힌 부품을 보내는 경우 올바른 포장이 필요하며, 이 부품도 이월 주문된 경우 완벽하지 않을 수 있는 해결 방법을 찾아야 합니다.
품질 관리는 스탬핑 생산이 장애물에 부딪히는 또 다른 영역입니다. 훌륭한 다이, 완벽한 재료, 꾸준한 프레스를 가질 수 있지만 QC 프로세스가 게으르면 불량 부품이 생길 수 있습니다. 그러나 과도한 QC로 인해 생산 속도가 크게 느려질 수도 있습니다. 소량 맞춤형 부품의 경우 스탬프가 찍힌 모든 부품을 확인할 수 있지만 100,000개 부품의 대량 실행의 경우에는 실용적이지 않습니다. 우리는 자동화된 비전 검사(버, 구멍, 모양과 같은 결함을 찾기 위해 부품을 스캔하는 것)와 무작위 샘플링을 조합하여 사용하지만 자동화된 검사라도 작은 결함을 놓칠 수 있습니다. 지난 달, 자동화된 스캐너가 배터리 단자 배치에서 작은 균열 세트를 놓쳤고, 우리는 부품이 고객에게 전달되기 전에 3,000개의 부품을 리콜해야 했습니다. 이제 우리는 자동 검사 내용에 관계없이 모든 배치의 10%에 대해 수동 검사를 실행합니다. 시간이 더 걸리지만 불량 부품을 보내고 반품이나 보증 문제를 처리하는 것보다 훨씬 낫습니다.
잠깐, 부품 설계 변경도 언급해야겠습니다. 많은 고객이 자신이 완성한 디자인을 가지고 우리를 찾아오다가 생산 중간에 구멍을 조금 더 크게 만들거나 굽힘 각도를 변경하는 등 뭔가를 수정하기로 결정합니다. 간단하게 들리죠? 그러나 스탬핑 부품을 변경한다는 것은 다이 재작업, 스탬핑 매개변수 조정 및 변경 사항이 부품 강도에 영향을 미치지 않는지 테스트하는 것을 의미할 수 있습니다. 의료기기 업계의 한 고객이 중간에 마운팅 브래킷 구멍의 크기를 변경한 적이 있습니다. 작은 변화였지만 새로운 구멍 크기로 인해 다이의 펀치를 교체해야 했고, 브래킷이 여전히 강도 테스트를 통과했는지 확인하기 위해 1,000개 부품 테스트 배치를 실행해야 했습니다. 이로 인해 프로젝트에 일주일이 추가되었고 고객은 새 다이와 추가 테스트 비용을 지불해야 했습니다. 스탬핑을 시작하기 직전에 디자인을 얻는 것이 항상 더 좋지만 항상 가능한 것은 아닙니다. 따라서 우리는 고객과 협력하여 변경 사항이 발생할 때 영향을 최소화합니다.
아, 그리고 운영자 오류도 잊지 마세요. 스탬핑 프레스는 강력한 기계이며 숙련된 작업자라도 실수를 할 수 있습니다. 스탬핑 속도를 잘못 설정하거나 판금을 비뚤게 로드하거나 다이 윤활을 잊어버릴 수도 있습니다. 한 번은 작업자가 얇은 구리 스탬핑 배치를 실행할 때 다이에 윤활유를 바르는 것을 잊어버렸습니다. 금속이 다이에 달라붙어 프레스가 작동하자 다이의 펀치가 찢어져 8,000개의 부품이 스크랩되고 펀치를 교체하는 동안 하루 동안 라인이 중단되었습니다. 이제 작업자가 매 실행마다 수행해야 하는 사전 스탬프 체크리스트가 있지만 실수는 여전히 발생합니다. 핵심은 문제를 조기에 파악하고 큰 문제로 발전하기 전에 해결하도록 훈련받은 팀을 보유하는 것입니다.
결국 이러한 모든 과제는 더해지며 스탬핑 제품 공급업체로서 우리는 항상 고객을 위해 프로세스를 보다 원활하게 만들 수 있는 방법을 찾고 있습니다. 우리는 더 나은 다이, 온도 제어 및 QC 도구에 투자하고 고객과 긴밀히 협력하여 생산이 시작되기 전에 잠재적인 문제를 조기에 발견합니다. 맞춤형 금속 스탬핑을 찾고 있거나 신뢰할 수 있는 파트너가 필요한 프로젝트가 있는 경우 언제든지 당사에 연락하여 귀하의 요구 사항에 대해 이야기하십시오. 우리는 귀하가 올바른 재료를 찾고, 필요한 경우 디자인을 조정하고, 부품이 제 시간에 배송되고 모든 사양을 충족하도록 도와드릴 수 있습니다.
참고자료:
- "금속 스탬핑: 원리 및 실습"(John A. Schey, 제조 엔지니어 협회, 2000).
- Taylan Altan, Carl A. van Tyne 및 Yongfeng Gao의 "현대 판금 성형 기술", CRC Press, 2018.
- K. Lingaiah의 "스탬핑 다이 설계 및 제조", Industrial Press, 2008.
- Robert H. Todd, Dell K. Allen 및 Alvin Alting의 "금속 스탬핑 생산의 품질 관리", 엔지니어링 재료 제조 공정, Pearson, 2012.