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      4. Saint-Gobain 시험 역량

      문의하기

       

      Saint-Gobain 시험 역량

      Saint-Gobin은 고객의 과제를 해결하는 위해 맞춤형 제품 개발과 우수한 시험 기능을 결합하여 시스템 성능을 궁극적으로 보증합니다.

       

      베어링 또는 톨러런스 링은 카탈로그에서 선택된 것이 아니라 특정 용도에 맞게 맞춤형으로 설계되었습니다. 당사의 설계 엔지니어는 고객과 협력하여 고객의 요구를 충족하는 이상적인 소재를 선정하고 형상 및 치수를 개발합니다. 그런 다음 제품이 제대로 작동하는지 확인하기 위해 단품 또는 시스템 시험을 진행합니다.

      당사는 제품 및 시스템에 대한 뛰어난 시험 역량을 가지고 있습니다. 시험에는 다양한 단계가 있지만, 마지막에는 실제 조건과 유사하게 구성하여 시험을 진행합니다. 결과적으로 제품 성능에 대해 확신하고 양산 단계로 넘어갈 수 있습니다.

      시험 장비의 수와 범위 및 정확성은 비교할 수 없으며, 당사의 보유 장비 중에는 당사를 위해 특별히 제작된 고유한 장비도 포함되어 있습니다.

      결정적으로, 우리의 시험 시설은 외부에서 사용할 수 없습니다. Saint-Gobain의 설계 엔지니어와 함께 일하는 고객만이 시험 시설을 활용할 수 있으며 시스템의 베어링 관련 성능에서 이러한 수준의 확실성을 누릴 수 있습니다.

       

      제품 브랜드

      당사는 제품을 단품 또는 적용해야 하는 시스템 및 제품과 함께 시험합니다. 다양한 방법으로 맞춤 설계하고 최적화할 수 있는 주요 제품은 다음과 같습니다.

      NORGLIDE

      NORGLIDE® 베어링은 마찰력이 낮은 PTFE층과 금속으로 이루어진 자체 윤활 플레인 베어링입니다. 소재의 구조는 금속층과 요구 조건에 맞춰 개발한 PTFE 복합물의 다양한 조합으로 제작됩니다.

      RENCOL

      RENCOL® 톨러런스 링(Tolerance Ring)은 주로 원통형 결합 구성 요소의 조립에 사용됩니다. 베어링 및 기타 조립품의 간단한 조립에 사용가능하며, 풀리 또는 기어 마운트의 토크 전달도 가능합니다. 또한 잠재적인 과부하로 인해 부품 손상이 예상될 때, 손상을 방지하기 위한 슬립 클러치 역할도 가능합니다. 

      SPRINGLIDE

      SPRINGLIDE™ (스프링글라이드)는 강철 스프링 요소와 부드럽고 마찰이 적은 폴리머 층을 결합한 소재를 사용합니다.  SPRINGLIDE™ (스프링글라이드)는 공차 범위내에 존재하는 부품간의 간극을 없애주어 래틀 소음이 방지할 수 있습니다. SPRINGLIDE™ (스프링글라이드)는 NORGLIDE®와 RENCOL® 의 최신 기술을 활용하여 하나의 단순화된 제품으로 만들어졌습니다. 

       

      시험 시설 위치

      아래 그림 1과 같이 현재 9개의 전용 Saint-Gobain 베어링 사업부의 시험 시설이 있으며, 주요 고객 및 생산 시설에 가까운 곳에 위치하여 현지 요구에 대한 빠르게 대응합니다. 시험 엔지니어, 프로토타입 엔지니어 및 기타 전문가는 전 세계적으로 서로 교류하여 제품에 대한 지식과 시험 장비에 대한 내용을 공유합니다.

      시험 시설 위치

      그림 1. 시험 시설 위치

      우리의 시설은 주요 활동에 따라 세 가지 범주로 나뉩니다.

      • Saint-Gobain 연구 센터 – 주로 기초적인 원리 시험에 중점을 두어 시험을 진행합니다.
      • Saint-Gobain 로컬 R&D 센터 – 주로 기초적인 원리 시험 또는 제품, 소재 관련 시험에 중점을 두어 시험을 진행합니다.
      • Saint-Gobain 베어링 어플리케이션 테스트 센터(ATC) – 제품과 고객 요구사항에 중점을 두어 시험을 진행합니다.

      ATC는 고객의 새로운 제품 개발을 위한 베어링 개발을 가속화하는 데 특히 중요한 역할을 합니다. 제품의 성능을 신속하게 평가하고 시스템 시험을 진행하기 전에 단품 상태에서의 성능을 확인 할 수 있습니다.

       

      제품 시험

      고장의 위험을 최소화하기 위해 시장에 출시하기 전에 제품을 철저히 시험하는 것이 합리적입니다. 실제 시스템을 가지고 진행하는 시험은 시간과 비용이 많이 듭니다. 당사의 ATC를 활용하여 단품 시험을 진행한다면 비용을 절감할 수 있으며 제품을 더 빨리 시장에 내놓을 수 있습니다. 단품 시험을 통해 성능을 좀 더 빠르게 확인하고 문제를 조기에 발견할 수 있습니다. 그리고 문제가 발생하면 신제품 출시 전에 해결할 수 있습니다. 당사의 ATC 장비를 활용하여 단품 또는 시스템 시험을 진행한다면, 제품 성능에 대해 자신감을 가지고 위험을 줄이면서 시장에 나갈 수 있습니다.

      마찰과 마모는 베어링 관련 엔지니어링에서 가장 중요한 고려 사항입니다. 마모는 베어링의 수명을 제한합니다. 슬라이딩 재료의 마모율에 대한 지식은 다양한 분야에서 요구되는 제품 수명을 제공하는 베어링을 개발할 수 있음을 의미합니다. 마찰은 표면이 서로 미끄러지는 움직임에 저항하는 힘입니다. 제품에 따라, 베어링 사용 부분에서 특정 마찰력을 필요로 할 수도 있습니다. 제품에서 요구하는 마찰 수준은 소재 선택에 중요하며 올바른 재질을 사용하는 것은 힘이나 토크를 지정된 수준으로 조정하는 중요한 열쇠입니다. 또한 고부하 베어링에서 마찰 손실을 최소화하고 불필요하게 높은 열 발생을 피할 수 있습니다. 이는 인접한 부품의 손상을 방지하기 위해 소형 제품에서 특히 중요합니다.

       

      당사의 선형 마찰 시험(LFT) 장비는 베어링과 관련된 선형 이동으로 인한 마찰 및 마모를 측정합니다. 저희가 보유한 LFT 중 자동차의 조향 부품 중 하나인 요크(YOKE)를 시험하기 위해 Saint-Gobain에서 제작한 '요크 테스터'(그림 2)가 있습니다. 해당 장비는 브레이크 시스템, 헤드 레스트 등의 자동차 산업과 다른 분야에서도 사용될 수 있습니다. 서로 다른 재료가 선형 동작으로 작동하는 제품에 대해 LFT 장비는 마찰 수준과 내구성을 시험할 수 있습니다. 시험은 실제 적용 상황을 반영하기 위해 하중, 작동 속도, 스트로크, 윤활 및 온도를 포함한 다양한 조건에서 수행 될 수 있습니다.

      ‘요크 테스터’ (선형 운동 시험 장비)

      그림 2. ‘요크 테스터’ (선형 운동 시험 장비)

      토크 테스터 (회전 운동 시험 장비)

      그림 3. 토크 테스터 (회전 운동 시험 장비)

       

       

      토크 테스터(그림 3)는 회전(또는 비틀림) 마찰을 측정합니다. 전반적인 비틀림 마찰 외에도 서로 움직일 때 재료의 히스테리시스(변형)를 측정하고, 방향을 변경하거나 하중에 따른 토크 값을 측정할 수 있습니다. 자동차 부문의 제품으로는 힌지, 조향시스템의 센서 어셈블리 및 헤드업 디스플레이(HUD)의 피니언 어셈블리가 있으며, 다른 많은 시스템과 산업에서 사용이 될 수 있습니다. 시험에 사용하는 입력 토크, 회전 속도, 온도와 같은 요인은 다양할 수 있습니다.

      톨러런스 링의 경우는 제품마다 토크 수준이 크게 다를 수 있습니다. 따라서 여러 범위를 측정하기 위해 여러 종류의 토크 테스터가 필요합니다. 당사의 토크 테스터는 5~500Nm까지 측정할 수 있습니다. 500Nm 이상의 토크를 측정해야 하는 경우에는 영국 Bristol과 독일 Willich에서 보유한 장비를 사용하여 시험을 진행할 수 있습니다.  

       

      M15 토크 테스터

      그림 4. M15 토크 테스터

      Mecmesin 토크 테스터

      그림 5. Mecmesin 토크 테스터

      TL500 토크 테스터

      그림 6. TL500 토크 테스터

       

       

       

      당사의 플렉서블 테스트 베드(그림 7)는 전체 시스템의 마찰과 효율을 측정하며, 동시 선형, 회전,  진동 등의 복잡한 조합을 적용하여 시험 할 수 있습니다. 일반적으로 두 개의 선형 축과 하나의 회전 축이 움직임에 적용됩니다. 예를 들어 한 방향으로 여러 번 회전한 다음 중지한 후 반대로 동일한 작업을 수행하는 반복 패턴을 포함할 수 있습니다. 자동차 도어, 시트 및 조향 시스템 이 외에도 플렉서블 테스트 베드는 자전거 조향 장치와 태양광 발전 장비 등을 포함한 제품 시험에도 사용 가능합니다. 다양한 작동 움직임 조합과 함께 입력 토크 및 부하, 슬라이딩 및 회전 속도, 스트로크와 같은 요인을 변화하여 시험할 수 있습니다. 

      플렉서블 테스트 베드 (여러가지 종류의 마찰과 효율 시험용)

      그림 7. 플렉서블 테스트 베드 (여러가지 종류의 마찰과 효율 시험용)

      공압 진동기 (내구 시험용)

      그림 8. 공압 진동기 (내구 시험용)

       

       

       

      추가적인 제품 시험 장비로는 공압 진동기가 있습니다.(그림 8). 당사의 공압 진동기는 최대 35Hz의 진동 선형 작동이 가능합니다. 이 장비는 기본 원리 시험과 제품 관련 시험 모두에 사용됩니다. 피로 파괴와 같은 재료 특성을 식별하기 위해 3점 굽힘과 같은 기본 원리 시험을 수행합니다. 제품 수준에서 공압 진동기는 완제품에 대한 피로 시험 또는 내구 수명을 검증하는 데 사용됩니다.

      다양한 조건에서 제품 및 시스템의 행동과 복원력을 결정하는 것 외에도, 우리는 가속화된 내구 시험을 수행합니다. 위에서 설명한 장비들로 며칠 만에 내구 수명 및 가혹한 조건을 시뮬레이션하도록 프로그래밍할 수 있습니다. 제품의 상태를 주기적으로 조사하거나 제품이 망가질 때까지 시험하여 수명을 계산하고 대안에 준비할 수 있습니다.

       

      재료 분석과 현미경

      여기에 설명된 시험 장비는 우리가 시험하는 재료, 제품 및 시스템과 관련하여 마찰학에 대한 이해에 기여합니다. 그리고 우리는 고급 현미경을 사용하여 더 많은 것을 조사합니다. 마찰 공학은 상대 운동에서 표면끼리의 상호 작용을 연구하는 과학 및 기술입니다. 특히 마찰, 마모 및 윤활을 다룹니다. 예를 들어 베어링이나 톨러런스 링에서 마찰 접촉이 있는 곳이면 어디든 마찰을 연구합니다.

       

       

       

      고정밀 현미경을 사용하여 시험 전후의 표면을 면밀히 조사하여 변경된 사항을 확인할 수 있습니다. 예를 들어, 손상 영역이나 한 표면에서 다른 표면으로 물질이 이동하는 영역을 찾을 수 있습니다. 우리가 보유한 장비는 에너지 분산 X선 분광법(EDS)을 사용하는 주사 전자 현미경(SEM)이 있습니다. (그림 9) 이는 매우 상세한 이미지를 제공할 뿐만 아니라 전사된 물질의 화학적 구성을 분석할 수 있습니다.

      에너지 분산 X선 분광법(EDS)을 사용하는 주사 전자 현미경(SEM) – 표면 및 조성물을 식별

      그림 9. 에너지 분산 X선 분광법(EDS)을 사용하는 주사 전자 현미경(SEM) – 표면 및 조성물을 식별

      요구되는 정밀도 또는 원하는 범위에 따라 당사의 현미경 제품군은 형상, 표면 및 재료 분석을 제공합니다. 텔레센트릭 디지털 3D 현미경(그림 10)은 구조화된 광 스캐닝을 통해 거시적 규모(mm 범위)의 기하학 분석을 통해 기하학, 모양 및 위치 특성화를 가능하게 합니다. 미시적 규모(μm 스케일) 분석의 경우 당사의 공초점 3D 레이저 스캐닝 현미경(그림 11)을 사용하여 기술 표면을 특성화하는 것이 좋습니다. 여기에는 거칠기 및 질감 분석이 포함됩니다. 예를 들어, 마모된 표면과 새 표면의 차이를 분석하는 것일 수 있습니다. SEM은 고해상도 현미경 검사에 사용되며 배율 범위는 x30에서 최대 x10,000입니다. 통합 EDS와 결합하여 재료 분석이 가능합니다. 더 작은 시스템으로 이동함에 따라 나노 규모의 시험에 대한 요구 사항이 증가하고 있습니다.

       

      디지털 3D 현미경

      그림 10. 디지털 3D 현미경

      공초점 3D 레이저 스캐닝 현미경

      그림 11. 공초점 3D 레이저 스캐닝 현미경

       

       

       

      분석 작업의 또 다른 측면은 품질 관리입니다. 예를 들어, 제품의 모든 치수가 적용 전과 후, 생산 실행 전반에 걸쳐 정확해야 합니다. 3차원 측정기(CMM)를 사용하여(그림 12) 단일 지점 위치에서 제품의 전체 3D 모양에 이르기까지 무엇이든 측정할 수 있습니다.

      3차원 측정기(CMM)

      그림 12. 3차원 측정기(CMM)

      Hommel 나노스캔 테스터(표면의 3D 맵 생성)

      그림 13. Hommel 나노스캔 테스터(표면의 3D 맵 생성)

       

       

       

      거칠기와 윤곽을 제외하고 표면에서 더 많은 데이터 포인트를 가져와야 하는 경우가 있습니다. Hommel Nanoscan(그림 13)은 시편 특성에 따라 마이크로 스케일에 이르기까지 다양한 프로브를 사용하여 거칠기, 윤곽을 얻고 다양한 구성요소에서 3D 맵을 생성할 수 있습니다.

       

       

       

       

       

       

      물리적 프로브가 제품을 측정하지 않고 광학 측정 장비를 사용할 수 있습니다. 영국 Bristol에는 OGP CNC 670이 있습니다(그림 14). 도면과 비교하여 기하학적 특성을 측정하고 확인할 수 있는 베드 및 프로그래밍 기능이 있습니다. 톨러런스 링, 지그, 고객 구성 요소 및 어셈블리를 측정하는 데 사용됩니다.

      OGP CNC 670 광학 측정 장비

      그림 14. OGP CNC 670 광학 측정 장비

      Mitutoyo 진원도 측정기

      그림 15. Mitutoyo 진원도 측정기 

       

       

       

       

      당사의 맞춤형 RENCOL® 톨러런스 링은 진원도와 동심도, 원통도과 같은 성능 매개 변수를 가지는 원통형 시스템에서 사용됩니다. 미쓰도요 진원도 측정기(그림 15)를 사용하면 서로 다른 어셈블리와 구성 요소의 동심도와 진원도, 원통도를 측정할 수 있습니다.

       

       

       

      부식 시험

      당사는 염수분무실(그림 16)을 사용하여 베어링, 톨러런스 링(필요한 경우), 어셈블리 및 기타 내식성을 시험합니다. DIN EN ISO 9227에 따르면 이러한 가속 시험은 일반적으로 염화 나트륨 용액5%를 포함하며, pH는 6.5에서 7.2사이이며 35℃에서 실시됩니다. 녹에 대한 검사는 24 시간마다 한 번 이루어지며 검사 사이에는 시편에 염수를 지속적으로 분사합니다. 가장 일반적으로 시험은 적녹이 나타나는 데 걸린 시간을 측정합니다. 시험 결과는 적녹없이 24, 48, 72, 96, 120, 240, 480 또는 960 시간으로 명시될 수 있습니다.

      적녹 외에도 50 개 이상의 다른 종류의 부식이 있습니다 - 그들의 외관 또는 원인에 따라 명명되었습니다. 베어링에 영향을 미치는 주요 종류는 표면, 틈새 및 이종금속 간 전위차에 의한 부식입니다.

      실제 조건을 반영하기 위해 시험 장비 챔버의 온/습도 조건이 며칠의 주기에 따라 달라질 수 있습니다 - 예를 들어 OEM 사양에 따르면 소금 분무(비), 건조(태양), 높은 습도(안개)의 기간 등이 있습니다. 이 테스트는 일반적으로 6 주 또는 12 주 동안 지속됩니다. 우리는 또한 진흙과 기계적 스트레스와 같은 요인과 결합하여 전반적인 변수의 영향을 시험할 수 있습니다.

      보다 자세한 부식 시험과 전기화학 시스템의 특성화를 위해 전기화학 임피던스 분광법(EIS)과 함께 전위차계를 사용할 수 있습니다. 이를 통해 우리는 전해질을 쉽게 변경할 수 있을 뿐만 아니라 산, 염기 또는 알칼리와 같은 특정 조건의 시험을 수행할 수 있습니다.

      염수 분무 장비

      그림 16. 염수 분무 장비

      무향실

      진동 소음 시험을 위한 무향실

      그림 17. 진동 소음 시험을 위한 무향실

       

      당사의 무향실에서 부품, 시스템 및 전체 제품(전체 차량 포함)에 대해 소음 진동(NVH)을 시험하고 정확하게 측정할 수 있습니다(그림 17). 비교적 간단한 소음 및 진동 측정 외에도 복잡한 상호 작용 및 효과를 평가하고 성능 개선이 필요한 부품을 식별할 수 있습니다. 시험 가능한 제품은 가전 제품에서 자동차 시트 프레임, 전기 자동차 모터 및 드론에 이르기까지 다양합니다.

       

       

      유한요소해석(FEA)과 컴퓨터 시뮬레이션

      Saint-Gobain에서 유한 요소 해석(FEA)은 다양한 허용 오차 및 작동 조건에 걸쳐 대표적인 하위 어셈블리의 처리, 조립 및 성능을 고려하여 제품 설계 및 개발을 지원하는 데 사용됩니다.

      FEA는 물리적 프로세스를 가상화하여 시험을 보완하여 예측 기능을 제공하여 훨씬 광범위한 파라미터를 이해할 수 있습니다. 또한 물리적 테스트만으로는 불가능할 수 있는 통찰력을 얻을 수 있고 숨겨진 행동과 메커니즘을 드러낼 수 있습니다. 

      그림 18은 결합 구성요소에 조립된 톨러런스 링의 정확한 표현과 함께 RENCOL® 톨러런스 링 어셈블리의 시각화를 보여줍니다. 이러한 유형의 분석은 부품이 만들어지기 전에 최종 성능에 대한 조립 프로세스의 영향을 예측하는 데 도움이 될 수 있으며 ABAQUS를 기반으로 하는 고유한 FEA 도구를 사용하여 톨러런스 링 제품의 엔지니어가 일상적으로 수행할 수 있습니다. 

      설계 프로세스에 사용되는 FEA뿐만 아니라, 사내 전문 FEA팀은 고객에게 특정 프로젝트 요구 사항을 지원하고 SPRINGLIDE™ 및 특정 NORGLIDE® 등 신제품 개발을 지원하기 위한 새롭고 맞춤형 방법을 지속적으로 개발하고 있습니다.

      간단한 예로, 압입 조립에 사용된 일부 회전 베어링에 대해 FEA를 지원하였습니다. 해당 FEA에 사용된 NORGLIDE® 베어링은 PTFE 층과 back steel로 구성되어 있었습니다. NORGLIDE® 베어링은 경쟁품은 플라스틱 구조만을 가지고 있었습니다. 베어링이 삽입된 금속 링크의 압력은 플라스틱 제품을 통해 바로 전달되어 내부 및 외부 표면 모두에 넓은 선 접촉 응력을 생성하였습니다. NORGLIDE® 제품에서 PTFE는 압력을 고르게 분산시켰고, 그 결과 강철 외부 표면에는 선 접촉 응력이 발생하지만 PTFE 내부 표면에는 응력이 없었습니다.

      톨러런스 링 조립품의 FEA 결과 (Von-Mises Stresses)

      그림 18. 톨러런스 링 조립품의 FEA 결과 (Von-Mises Stresses)

       

      기본 원리 시험과 재료 특성

       

       

       

      위의 내용에서 언급된 시험은 기본 원리 시험을 통해 얻은 필수 지식을 기반으로 합니다. 우리는 재료의 강성과 강도 특성을 결정하기 위해 사용되는 보편적 인장/압축 시험 장비를 가지고 있습니다. (그림 20) 우리는 또한 재료 밀도, 경도 및 표면 거칠기를 측정하는 장비가 있습니다. 

      인장 시험기

      그림 20. 인장 시험기

      트라이보미터/레오미터

      그림 21. 트라이보미터/레오미터

       

       

      예를 들어 트라이보미터(그림 21)는 매우 기본적인 접촉에서 마찰과 마모를 측정하는 데 사용됩니다. 우리 재료에 대한 트라이보미터 시험의 이점은 빠르고 재현성이 높으며 부하, 속도, 온도 등 제어된 주요 작동 매개변수 변화를 제공한다는 것입니다. 시험 후 접촉면을 광학적으로 쉽게 분석할 수 있습니다. 따라서 트라이보미터 시험은 제품 시험뿐만 아니라 초기 개발 단계에서도 사용됩니다.

      트라이보미터 결과에서 시스템 수준으로 직접 변환하는 것이 항상 가능한 것은 아니지만 트라이보미터 시험은 재료 거동을 이해하는 데 도움이 됩니다. 이런 식으로 결과를 시스템 최적화 질문에 사용할 수 있습니다.

       

       

       

       

       

      트라이보미터와 함께 기본 원리 시험에는 JBT(저널 베어링 시험기)를 사용하여 수행됩니다(그림 22). 이 시험은 마찰 계수(COF)와 슬라이딩 베어링의 마모 성능을 결정하는 데 사용됩니다. 다양한 시장의 광범위한 작동 조건을 반영한 여러가지 작동 조건에서 시험이 수행됩니다.

      저널 베어링 시험기(JBT)

      그림 22. 저널 베어링 시험기(JBT)

      Zwick Z100 (소재 시험용)

      그림 23. Zwick Z100 (소재 시험용)

       

       

       

      더 높은 수준의 힘이 필요할 때 Zwick Z100(그림 23)을 사용하면 최대 20KN의 인장 시편을 테스트하거나 최대 100KN의 시편을 압축할 수 있습니다. 항복점, 강성 및 변형을 측정하여 품질 관리로 사용하거나 새로운 재료 및 프로토타입을 시험할 수 있습니다. Zwick Z200은 최대 600mm 너비의 구성 요소, 시스템 및 하위 어셈블리를 시험할 수 있습니다.

       

       

       

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