초음속 플라즈마 용사(SPS) 로봇 프로그래밍: 디지털 모델링으로 효율 높이기

초음속 플라즈마 용사(Supersonic Plasma Spraying, SPS)는 항공, 에너지 등 첨단 제조 분야의 핵심 표면 처리 공정입니다. 코팅이 치밀하고 산화물 함량이 낮아 엔진 블레이드 등 핵심 부품의 내열, 내식, 내마모 처리에 널리 쓰입니다.

기존 용사 프로그래밍의 어려움

기존 로봇 용사 프로그래밍은 수작업 조정에 크게 의존합니다. 엔지니어가 실제 장비에서 시험 분사를 반복하고, 코팅 두께를 측정하고, 로봇 경로와 공정 파라미터를 조정해야 하므로 효율이 낮고 일관성을 보장하기 어렵습니다. 블레이드처럼 복잡한 곡면 부품은 더욱 그렇습니다.

디지털 모델 기반 프로그래밍 흐름

대표적인 로봇 용사 프로그래밍 흐름은 다음과 같습니다.

1. 블레이드 CAD 모델 가져오기
2. 분사 영역과 공정 요구 정의
3. 초기 분사 경로 자동 생성
4. 핵심 영역 경로 수동 최적화
5. 공정 파라미터와 보조 동작 추가
6. 충돌 검사와 도달성 분석
7. 로봇 실행 코드 생성
8. 현장 시운전과 파라미터 미세 조정

핵심 기술

• 3D 블레이드 모델 기반 곡면 경로 생성: 복잡한 곡면 형상에 자동으로 밀착
• 등간격 경로 계획: 건과 표면 사이 거리를 일정하게 유지
• 중첩률 제어: 균일한 코팅 확보
• 공정 파라미터 통합: 출력, 가스 유량, 분말 공급률을 로봇 동작과 동기화하고 곡률에 따라 동적으로 조정
• 오프라인 시뮬레이션: 충돌과 간섭을 미리 피하고 공회전(air-cut) 시간 감소

시스템 구성

완전한 로봇 용사 시스템은 보통 6축 다관절 산업용 로봇, 용사 장비(건, 분말 공급 장치, 플라즈마/화염 시스템), 로봇과 턴테이블을 협조 제어하는 모션 제어 시스템, 블레이드 위치 결정과 경로 보정을 위한 비전 시스템, 방폭·환기 등 안전 시스템으로 구성됩니다.

FASTSUITE의 오프라인 프로그래밍과 시뮬레이션으로 제조 기업은 많은 시행착오를 실제 장비에서 가상 환경으로 옮겨, SPS 프로그래밍 효율을 크게 높이고 숙련 작업자 경험에 대한 의존을 줄일 수 있습니다.

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