KITECH 생산기술 전문지

본 연구는 로봇 기반 드릴링 공정의 절삭력과 재료 제거량을 예측할 수 있는 디지털 트윈 모델을 제안하고, 이를 실제 실험을 통해 검증하였다. 항공기용 합금인 Ti-6Al-4V를 대상으로 물리 기반 절삭력 모델을 수립하여, CNC 기반 드릴링 실험과 비교한 결과 평균 추력 695.6 N에서 ±2 % 이내의 오차를 달성하였다. 이어서, 산업용 로봇의 모달 테스트를 통해 각 관절의 강성을 도출하여 적용하였다. 이 동적 특성을 절삭력 모델에 반영하여 디지털 트윈을 통합한 결과, 로봇 기반 드릴링 실험의 평균 추력 363.5 N에 대해 412.5 N으로 약 13.5 %의 예측 오차를 확인하였다. 또한 Unity 기반 IK, Articulation Body, RoboDK 연동을 통해 로봇 구동을 시각화하고, 원뿔과 원기둥 prefab 및 Boolean 연산 기반의 재료 제거량 계산 모듈을 적용하여 절삭력과 재료 제거를 실시간으로 가시화하였다. 이러한 통합 디지털 트윈 모델은 강성이 낮은 산업용 로봇의 드릴링 공정에서 절삭력 및 품질 편차를 정량적으로 예측하고 시각적으로 분석할 수 있는 유효한 기반을 제공한다.

키워드 홀로닉 생산 시스템, 디지털 트윈, 로봇 드릴링