압력 용기 품질 관리를 위한 3D 스캐닝

압력 용기는 석유 및 가스, 화학 제조, 에너지 생산 등 다양한 산업에서 필수적인 구성 요소입니다.

고압 또는 진공 상태에서 액체나 기체를 안전하게 저장하고 운반하기 위해 설계된 용기로서, 설계와 제조 과정에서 안전성을 최우선으로 고려해야 합니다.

잘못된 설계나 결함이 있는 용기는 폭발이나 누출과 같은 심각한 사고를 초래할 수 있기 때문에 압력 용기의 안전 기준 및 규제를 준수하는 것은 물론, 정기적인 검사가 필요합니다.

이번 사례에서는 3D 스캐닝 기술이 압력 용기의 품질 관리 프로세스를 어떻게 향상시킬 수 있는지를 보여줍니다.

전통적인 측정 방식의 단점

안전을 위해 압력 용기의 치수 정확도와 기하학적 특징을 확인하는 것은 필수적입니다. 기존에 제조업체는 테이프, 캘리퍼 및 유사한 도구를 사용하여 측정했습니다. 많은 구성 요소가 크고 복잡하기 때문에 각 부품을 정확하게 측정하기 위해 여러 명의 작업자가 필요하며, 이로 인해 일관되지 않은 결과가 나타나고 측정 시간이 길어지는 경우가 많습니다.

압력 용기의 구성 요소

압력 용기의 무결성을 평가하기 위해 필수적으로 측정해야 하는 요소에는 용접부, 볼트 구멍의 위치 및 직경, 그리고 전체적인 편차가 포함됩니다. 이러한 측정은 용기의 안전성과 설계 기준 준수를 보장합니다.

3D 스캐닝 과정은 SIMSCAN 3D 레이저 스캐너를 사용하여 압력 용기의 기하학적 특징을 캡처하는 것으로, 물체의 표면에 레이저를 발사합니다.

스캐너는 데이터 포인트를 수집하여 3D 포인트 클라우드를 생성하고 물체의 형태를 나타냅니다.

3D 스캔 데이터와 솔리드 모델의 비교

스캐닝 프로세스가 완료된 후 다음 단계는 스캔한 데이터를 압력 용기의 3D 솔리드 모델과 비교하는 것입니다.

솔리드 모델은 3차원 공간에서 압력 용기의 내부 구조와 외부 형상을 모두 포함하여, 물리적 특성을 시뮬레이션할 수 있도록 설계되었습니다.

정렬 (Alignment) 및 표면 선택

정확한 비교를 위해 압력 용기의 어떤 표면을 기준으로 정렬할 것인지 결정해야 합니다. 일반적으로 외부 표면을 기준으로 정렬을 진행하며, 스캔 데이터는 솔리드 모델의 해당 표면과 정렬됩니다.

표면 정렬은 스캔한 데이터가 설계 사양과 일치하는지를 확인하는 과정입니다. 이 비교를 통해 용기가 사양에 비해 크거나 작은지 등 설계 의도와 실제 용기 간의 편차를 보여줍니다.

편차 분석

정렬이 완료되면 스캔된 데이터와 솔리드 모델이 겹쳐집니다. 일반적으로 색상 변화 척도를 사용하여 시각화되며, 각 색상은 서로 다른 정도의 편차를 나타냅니다.

주요 측정

용접부의 품질이 철저히 검사되었으며 압력 용기의 강도를 손상시킬 수 있는 결함이나 약점이 없는지 확인했습니다.

또한 내부 표면의 응력 집중 지점이 발견되어 반경(R각)의 감소가 응력 수준의 증가로 이어지는 영역이 드러났습니다. 직경, 깊이 및 위치 정확도를 포함하여 구멍의 치수 및 위치와 함께 플랜지의 평탄도도 측정되었습니다.

이러한 측정은 압력 용기가 설계 사양을 충족하고 작동 응력을 견딜 수 있는지를 검증하는 데 매우 중요합니다.

압력 용기 품질 관리를 위한 SIMSCAN 3D 스캐너의 강점

좁은 공간에 적합: SIMSCAN은 사용의 용이성과 뛰어난 성능을 결합한 컴팩트한 손바닥 크기의 휴대용 3D 스캐너입니다. 환경적 제약에 영향을 받지 않고 고정밀 3D 스캐닝이 가능하여 좁은 공간에서의 스캐닝과 중소형 제품의 3D 스캐닝에 이상적입니다.

정확도 향상: 기존의 측정 방법은 수작업으로 이루어져 미세한 편차를 감지하지 못할 수 있습니다. 반면 SIMSCAN 스캐너는 용기 표면의 복잡한 특징을 최대 0.020 mm의 정확도로 캡처하여, 눈에 잘 띄지 않는 작은 오차까지 식별할 수 있습니다.

시간 효율성: SIMSCAN 42는 초당 최대 2,800,000의 측정 속도로 검사에 필요한 시간을 크게 줄여줍니다. 또한, 제조 과정에서 더 빠른 반복이 가능해집니다.

종합적인 분석: 생성된 보고서는 용기가 설계 사양을 준수하는지에 대한 종합적인 분석을 제공합니다. 이를 통해 제조업체는 문제를 조기에 파악할 수 있어 비용이 많이 드는 재작업을 줄이고, 최종 제품이 안전 기준을 충족하는지 확인할 수 있습니다.

문서화: 3D 스캔은 압력 용기의 기하학적 특징에 대한 상세한 디지털 문서를 제공하여, 향후 참조에 사용할 수 있는 영구 기록을 생성합니다.

프로젝트 결론

3D 스캐너를 압력 용기 품질 관리에 활용하여 기존 측정 방법의 한계를 극복했습니다.

이를 통해 제조업체는 압력 용기의 복잡한 형상에서 미세한 편차도 감지할 수 있어, 실제 사용 전에 신속하게 수정할 수 있습니다. 3D 스캔이 완료된 후 생성된 공차 보고서는 편차에 대한 명확한 수치를 제공하므로, 문제를 더 쉽게 평가하고 해결할 수 있습니다.

최종적으로 SIMSAN의 3D 스캐너를 통해 품질 관리 프로세스를 간소화하고 용기의 정확도를 향상시키며 안전 및 운영 표준을 모두 충족하도록 보장합니다.