배터리 제조 분야의 획기적인 발전을 이룬 일본 대표 기계 엔지니어링 기업인 히라노 테크시드(HIRANO TECSEED)는 지멘스의 Simcenter Amesim 다중물리 시뮬레이션 플랫폼과 SIMATIC Converting Toolbox를 활용하여 주요 코팅 공정을 최적화했습니다. 이러한 디지털 중심 접근 방식은 제품 품질을 측정 가능하게 향상시키고, 재료 낭비를 줄이며, 운영 성과를 가속화하는 동시에 물리적 프로토타입에 대한 의존도를 최소화했습니다.

정밀 코팅의 복잡성 해결

배터리 전극 코팅은 마이크로미터 수준의 정밀도를 요구합니다. 기판은 높은 속도와 장력으로 풀고, 코팅하고, 건조하고, 되감아야 하며, 이 과정에서 사소한 편차라도 결함의 위험이 있습니다. HIRANO TECSEED 엔지니어들은 이제 Simcenter Amesim을 사용하여 모든 기계 세그먼트와 작동 모드에서 웹 장력 역학을 시뮬레이션하여 잠재적인 파손이나 결함을 가상으로 식별합니다. 이 디지털 트윈 기능은 시행착오적인 기계 조정을 없애 개발 주기를 단축합니다.

디지털화는 경쟁 우위를 확보합니다

접착제부터 리튬 이온 배터리까지 다양한 산업 분야의 코팅 및 라미네이션 시스템을 전문으로 하는 히라노 테크시드(HIRANO TECSEED)는 세계 시장 장악을 목표로 합니다. 지멘스(Siemens)와 협력하여 Simcenter Amesim을 SIMATIC S7-1500 PLC 및 SINAMICS S120 드라이브를 포함한 자사의 자동화 인프라와 통합하여 통합 시뮬레이션 환경을 구축했습니다. 메카트로닉스, 웹 처리, 자동화 모델링의 융합을 통해 기계 처리량 및 자재 매개변수를 실시간으로 최적화할 수 있습니다.

정량화 가능한 영향: 비용 절감, 급증 속도 증가

Simcenter Amesim 플랫폼의 전용 변환 라이브러리는 혁신적인 솔루션으로 입증되었습니다. 엔지니어는 기계 매개변수와 재료 속성을 가져와서 센서가 없는 영역에서도 응력 수준에 따라 색상이 지정된 3D 애니메이션을 통해 웹 장력을 시각화할 수 있습니다. 이 기능은 다음과 같은 이점을 제공합니다.

• 매개변수 조정을 위한 물리적 기계 테스트를 제거하여 프로토타입 제작 비용을 절감했습니다.
• 경쟁이 치열한 배터리 부문에서 필수적인 80% 단축된 시운전 일정
• 새로운 재료 또는 기계 구성에 대한 평가를 5배 더 빠르게 수행할 수 있습니다(15분 가상 설정 대비 1~2시간 실제 설정)

히라노 테크시드(HIRANO TECSEED)의 R&D 엔지니어인 N. 반쉬(N. Vansh)는 "시뮬레이션의 정확성과 시각화 덕분에 프로세스에 대한 이해가 민주화되었습니다."라고 말하며, "이제 생산에 영향을 미치기 전에 문제를 해결하고 있습니다."라고 덧붙였습니다.

원활한 디지털-물리적 통합

시뮬레이션 외에도, 이 회사는 80%의 사전 구성된 기능 블록을 통해 자동화 코딩을 간소화하는 Siemens의 SIMATIC Converting Toolbox를 도입했습니다. 이러한 표준화는 Siemens의 모션 제어 정밀도와 결합되어 가상 최적화가 실제 기계에 직접 반영되도록 보장합니다. 웹 속도 및 장력과 같은 중요 매개변수는 밀리초 미만의 정확도로 유지되어 최종 제품의 일관성을 크게 향상시킵니다.

전략적 비전 실현

HIRANO TECSEED의 이사인 카츠히로 오모리에게 Siemens와의 파트너십은 패러다임의 전환을 의미합니다. "자동화 전문 지식과 고급 시뮬레이션을 통합함으로써 시스템 성능과 자체 엔지니어링 역량을 향상시켰습니다."

주요 결과

• 결함 감소: 다중물리 분석을 통한 장력 관련 결함의 사전 식별
• 폐기물 제거: 가상 프로세스 튜닝을 통해 재료 폐기물 30% 감소
• 출시 시간: 장비 검증 주기가 50% 더 빨라짐
• 지속 가능성: 최적화된 기계 작동으로 에너지 소비 감소

배터리 수요가 급증함에 따라, 히라노 테크시드(HIRANO TECSEED)는 디지털 퍼스트 전략을 통해 혁신의 선두주자로 자리매김하고 있습니다. 이번 협력은 시뮬레이션 기반 엔지니어링이 제조 방식을 어떻게 변화시키고 있는지, 즉 섬세한 공정을 예측 가능한 고성능 워크플로로 전환하고 있는지를 여실히 보여줍니다.

참고: HIRANOTEC