- ISO 20270 기반 차단력 테스트 자동화…수일 걸리던 부품 측정 수시간으로 줄이고 디지털 트윈 검증 지원
지멘스가 기계 부품의 소음·진동 특성 분석을 자동화하는 ‘자동화 컴포넌트 모델 추출’ 솔루션을 발표했다. 수작업에 의존하던 주파수 응답 함수(FRF) 측정 시간을 기존 방식보다 최대 93% 줄여, 수일 걸리던 작업을 수시간 이내로 단축했다. 확보한 데이터는 시뮬레이션용 부품 모델로 생성해 개발 초기부터 시스템 레벨의 NVH 성능 예측에 활용한다.
수작업 NVH 측정을 자동화 테스트로 전환
기존 컴포넌트 특성 분석은 측정 속도가 느린 데다 전문 엔지니어의 경험과 숙련도에 크게 의존했다. 같은 작업을 반복해도 결과에 편차가 발생했고, 측정 과정의 불확실성은 후속 시뮬레이션과 시스템 통합에도 영향을 줬다.
지멘스는 측정부터 데이터 처리까지 자동화하는 방식으로 작업자 의존도를 낮췄다. ISO 20270 표준에 따라 차단력(blocked force)을 추출한 뒤 시뮬레이션용 부품 모델을 생성하며, 해당 모델은 다양한 시스템 파생형에서 다시 활용한다. 보쉬와 공동 개발한 솔루션에는 특허 기술인 프리딕티브비아(predictiveVIA)를 적용했으며, 자동화 테스트 벤치와 전용 소프트웨어가 일련의 측정 과정을 처리한다.
픽스처에 계측 장비 고정…부품 교체만으로 연속 시험
자동화 컴포넌트 모델 추출 시스템은 자가 측정이 가능한 픽스처를 사용한다. 강체 가상점어댑터에는 가진기(shaker)와 가속도계를 상시 장착하고, 자동화 제어 장치는 앰프와 심센터 SCADAS 프런트엔드를 거쳐 심센터 테스트랩이 구동되는 노트북과 유선으로 연결한다.
계측 장비를 픽스처에 고정해 테스트 대상 부품에는 별도 장비를 부착할 필요가 없다. 기존 부품의 볼트를 풀고 새 부품을 결합하면 바로 다음 측정으로 넘어갈 수 있어 여러 컴포넌트를 연속으로 시험하는 배치 처리에도 활용한다.
지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어 시뮬레이션 부문 샘 마할링엄(Sam Mahalingam) 총괄 은 “자동화된 테스트와 시뮬레이션에 바로 활용 가능한 워크플로우 및 고품질의 소음·진동 데이터를 결합함으로써, 엔지니어들은 데이터 수집보다 데이터 분석을 통한 인사이트 확보에 집중할 수 있다”고 밝혔다.
FRF 측정 93% 단축…파생형 간 재현성 확보
지멘스에 따르면 자동화 컴포넌트 모델 추출 솔루션은 FRF 측정 시간을 기존 방식보다 93% 줄였으며, 다양한 컴포넌트 파생형에서 100%의 정확도와 재현성을 기록했다. 작업자에 따라 달라지던 수작업 편차를 없애 반복 측정에서도 동일한 조건을 유지한다.
측정 데이터는 개발 초기 단계의 디지털 트윈 검증으로 이어진다. 부품별 NVH 특성을 가상 시스템에 통합하면 전체 시스템의 소음과 진동 성능을 미리 예측해 물리적 프로토타입 제작에 앞서 설계 결과를 검증할 수 있다.
보쉬 미국법인 차량 모션 사업부 크리스티안 슈페를레(Christian Sperrle) 제품 관리 디렉터는 “자동화 컴포넌트 모델 추출은 차단력 테스트를 산업 현장에 본격 적용하는 데 필요한 속도, 정밀도, 일관성을 제공한다”며 “부품 공급업체와 OEM 모두에 디지털 NVH 엔지니어링을 위한 공통 데이터 기반을 제공한다”고 설명했다.
전기 모터부터 조향 시스템까지 적용
자동화 컴포넌트 모델 추출 솔루션은 지멘스 심센터(Simcenter) 물리적 테스트 포트폴리오의 일부로, 심센터 테스트랩(Simcenter Testlab) 소프트웨어와 심센터 스카다스(Simcenter SCADAS), 심센터 포 큐소스(Simcenter for Qsources) 하드웨어를 결합한다. 테스트 기반과 CAE 기반 모델을 모두 지원하며 전기 모터, 펌프, 컴프레서, 조향 시스템, 액추에이터 등에서 확보한 부품 모델을 가상 시스템 통합에 활용한다. 실제 시스템을 조립하기 전에 각 부품의 NVH 특성을 반영해 시스템 레벨의 성능을 검토하는 데 쓰인다.
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