Cavaletto Mario S.p.A.는 열간 단조(Hot Forging), 열간 업셋팅(Hot Upsetting), 전기 업셋팅(Electrical Upsetting) 전문 기업입니다. 1967년 Aldo와 Mario Cavaletto에 의해 설립되었으며, 현재 약 70명의 직원이 근무하고 있습니다.
생산 공정은 유도로(Induction Furnace)에서 강재 빌렛을 가열해 성형이 가능한 상태로 만든 뒤, 산업용 프레스를 이용해 제품을 성형하는 방식으로 이루어집니다. 이 과정에 필요한 금형과 공구 역시 모두 자체 제작하고 있으며, 건설기계, 농기계, 산업용 운반장비, 유압 부품, 자동차 등 다양한 산업에 부품을 공급하고 있습니다.
현재 Cavaletto는 5,000종 이상의 다양한 부품을 생산하고 있으며, 제품마다 형상과 난이도가 크게 달라 매우 복잡한 생산 환경을 운영하고 있습니다.
“5,000종이 넘는 다양한 형상의 부품을 생산하다 보니, 모든 금형과 공구를 수리할 수 있는 숙련된 작업자를 장기간 확보하는 것은 매우 어려운 일이었습니다.”
1. 숙련 용접 기술자 의존에 따른 생산 병목
단조 공정에서는 성형 후 발생하는 버(Burr)와 잔여 소재를 제거하기 위해 트리밍(Trimming) 금형과 펀치를 사용합니다. 이러한 공구는 반복 사용으로 인해 지속적인 마모가 발생하며, 정기적인 보수 작업이 필수적입니다.
기존에는 40년 이상의 경력을 가진 단 한 명의 숙련 용접사가 모든 수리 작업을 담당했습니다. 하지만 수천 가지의 서로 다른 형상을 가진 금형을 모두 수리할 수 있는 작업자를 새롭게 확보하는 것은 매우 어려웠으며, 신규 용접사를 처음부터 교육해 동일한 수준의 기술을 갖추기까지는 수년의 시간이 필요했습니다.
이처럼 특정 숙련 인력에 대한 높은 의존도는 생산을 확대하거나 안정적으로 유지하는 데 있어 가장 큰 병목 요인으로 작용했습니다.
2. 복잡한 형상을 위한 자동화 대안 검토
엔지니어링 팀은 베테랑 용접사의 기술을 자동화 설비로 구현할 수 있는 새로운 공정을 찾기 시작했습니다.
새로운 솔루션은 다음 조건을 모두 만족해야 했습니다.
- 5,000종 이상의 다양한 형상 대응
- 높은 내열성과 경도를 갖춘 금형 품질 확보
- 안정적인 자동화 공정 구현
처음에는 일반적인 연속 와이어 용접 자동화 시스템을 검토했지만,
복잡한 형상 때문에 자동화 적용이 사실상 불가능했습니다.
또한 기존 수동 아크용접(Electrode Welding)은 적층 과정에서 슬래그(Slag)가 발생하여 매 레이어마다 작업자가 직접 제거해야 했기 때문에 공정의 연속성이 떨어졌습니다.
결국 필요한 것은
- 복잡한 형상을 자유롭게 구현할 수 있고
- 금형에 요구되는 기계적 성능을 확보하며
- 슬래그 없이 깨끗하게 적층할 수 있는
금속 적층제조 기술이었습니다.
“국제 경쟁력을 확보하기 위해 Meltio의 3D 프린팅 기술을 도입했습니다. 이를 통해 기존 수작업 용접과 금형 수리 공정을 자동화할 수 있었습니다.”
3. Meltio 기반 금형 보수 공정
Cavaletto는 파트너사 Overmach와 협력하여 Wire Laser Metal Deposition 기술이 가장 적합한 솔루션이라는 결론을 내렸습니다.
Meltio 기술을 도입하면서 기존 수작업 용접 공정을 자동화할 수 있었으며, 복잡한 형상의 금형에서도 높은 정밀도와 공정 제어 능력을 확보했습니다.
금형 보수 공정은 다음과 같은 순서로 진행됩니다.
① 기준 위치 가공
－ 금형을 지그(Fixture)에 정확하게 고정할 수 있도록 기준 위치를 가공합니다.
② 손상 부위 제거
－ 손상된 용접부를 절삭 가공하여 적층에 적합한 표면을 준비합니다.
③ Meltio 적층
－ 지역 용접 와이어 제조업체에서 공급한 전용 용접 와이어를 사용하여 필요한 형상을 적층합니다.
④ 평면 가공
－ 적층이 완료되면 상부를 평면 가공하여 최종 단조 공정에서 정확한 위치를 유지할 수 있도록 합니다.
⑤ 와이어컷 방전가공(EDM)
－ 마지막으로 Wire-cut EDM을 통해 최종 치수와 형상을 완성합니다.
4. 적층제조를 통한 생산성 향상
기존 수작업 용접을 Meltio Robot Cell로 전환하면서 Cavaletto는 다양한 운영상의 개선 효과를 얻었습니다.
5. 자동화된 금형 유지보수의 미래
Wire Laser Metal Deposition을 도입함으로써 Cavaletto는 국제 시장에서의 경쟁력을 더욱 강화할 수 있었습니다.
복잡한 금형 보수 작업을 자동화하면서도, 열간 및 냉간 단조 금형에 요구되는 높은 품질 기준을 그대로 유지할 수 있었습니다.
현재는 3D 모델 생성과 Meltio Space 프로그래밍 과정에 일정 시간이 필요하지만, 높은 반복 생산성과 소재 절감 효과를 고려하면 자동화 전환의 경제성은 충분히 입증되었습니다.
향후에는 프로그래밍과 셀 운영 기술을 더욱 고도화하여 리드타임을 지속적으로 단축하고, 궁극적으로는 금형 보수 작업을 위한 완전한 연속 자동화 생산 체계를 구축하는 것을 목표로 하고 있습니다.
“Meltio 기술 덕분에 기존 아크용접 대비 약 67%의 소재를 절감할 수 있었습니다. 또한 높은 반복 정밀도와 슬래그 제거 작업이 필요 없는 깨끗한 공정을 통해 생산성과 품질을 동시에 향상시킬 수 있었습니다.”
