신제품 개발 과정에서 디자인과 설계 작업을 진행하면서 설계 도면이 제대로 작성되어 있는지, 개발 중인 제품에 대한 성능 확인 및 디자인 검토 등의 검증 및 시험 목적으로 샘플 제작이 필요합니까?그럼 금속 3D프린팅 출력에 따른 시제품 제작을 활용하고 보면 어떨까요?당사는 제품 디자인에서 생산까지 개발 과정에서 필요한 프로세스를 대행하는 본 시스템입니다.많은 분들이 샘플을 제작하려고 할 때, 3D프린터 업체를 많이 방문합니다.국내에서는 이런 샘플 제작시 주로 FDM과 SLA방식이 많이 활용되고 있습니다.그러나 위 2개의 제작 방식은 주로 ABS계열의 플라스틱 수지가 대부분이어서 내구성과 내열성 등의 문제로 개발품의 용도에 의해서 적합하지 않을 경우 3D프린터를 통한 제작이 어려운 경우가 많습니다.그러나 적층 가공도 기존의 가공 방식(CNC)처럼 다양한 제작 방법이 있지만, 대부분 의뢰하고 주는 사람들이 이런 내용을 모르는 것 같아요.그래서 오늘은 본 시스템에서 제작한 금속 3D프린팅으로 임펠러 시제품 제작 사례를 소개하겠습니다.
상기의 사례는 금속 3D프린팅 기술을 사용하여 제작된 샘플 제작 사례입니다.국내에서 대부분의 3D프린터 기업이 모형 제작(시제품, 목공)에 특화 하는 이유는 적층 가공이라는 기술의 특성상 대량 생산보다는 다품종 소량 생산에 적합하며 기존의 CNC가공 방식에 비해서 소재를 하나씩 쌓으며 원하는 형상을 구현할 수 있다는 특성상 주로 모형 제작 분야에서 3D프린팅 기술이 활발하게 사용되고 있습니다.그리고 이와 같이 실물 모형 제작을 진행하며 후 처리 작업 공정에서 가공성과 무게, 재료비 절감 등이 중요한 게 금속 3D프린팅을 통한 시제품 제작 분야는 국내에서 많이 활용되지 않았습니다.
금속 프린팅 기술이 보급하는 데 어려움을 겪는 이유는 크게 2개 있습니다.그 중 하나가 정밀도와 표면 조도에 대한 부분입니다.기존의 CNC가공은 가공된 소재를 사용하여 외관을 조각하게 깎고 형상을 구현하기 때문에, 소재 자체가 좋은 품질과 기능성이 그대로 유지되는 반면 금속 프린팅의 경우 분말 소재에 레이저광을 조사하고 적층 하는 형태로 작업이 진행되기 때문에 아무래도 기존의 금속 가공 방식으로 제작되는 시제품과 비교해서 정밀도와 품질이 많이 떨어지고 보입니다.
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사진을 기준으로 왼쪽에 있는 제품은 3D 프린터 업체를 통해 제작되었고 오른쪽에 있는 사례는 CNC 가공을 통해 제작되었습니다. 두 제품은 알루미늄(AL)이라는 동일한 소재를 사용하여 제작되었으나 육안으로도 품질 면에서 큰 차이가 느껴집니다.
위 사진과 비교하면 표면 부분이 3D프린터로 출력된 제품보다 훨씬 부드러운 고급으로 보입니다.게다가 실제로 2개 제품을 듣고 보니, CNC에서 가공된 제품이 훨씬 가볍습니다.이처럼 단순히 외관만 보았을 때 금속 3D프린팅과 기존의 가공 방식으로 작업한 결과물이 압도적으로 CNC가공 방식에 손을 꼽을 수밖에 없다고 생각합니다.
다음에 제작 가격에 대한 부담입니다.일반적으로 3D프린터 업체에 시제품 제작과 관련하고 견적을 묻는 대부분의 고객은 3D프린팅으로 모형을 제작하는 비용이 꽤 싸다고 생각하고 초기 예산을 굉장히 낮게 설정합니다.물론 제작에 사용되는 장비로 출력물의 질에 차이가 있기 때문에 용도와 목적 등 여러 요소에 의해서 적합한 제장 방법을 선택하여 작업하는 것이 올바른 선택이지만 금속 3D프린팅의 경우 기존 CNC가공에 비해서 그렇게 싸게 느끼지 못하고 품질 부분이 많이 떨어지기 때문에 굳이 활용할 필요성을 느끼지 않습니다.
그러나 항상 말씀하듯이 제작물의 다양한 요구 조건을 고려한 최적화된 공정의 설계가 가능하면 경우에 따라서는 금속 3D프린팅의 활용 가치가 매우 높아질 수 있다는 점을 오늘의 포스팅에서 소개하겠습니다.기본적으로 3D프린터와 CNC가공은 적층 가공 및 절삭 가공의 2가지 용어로 분류할 수 있습니다.전자의 경우에는 다양한 소재, 가공 정도 등의 단점이 있는 반면, 디자인(형상)구현 능력이 우수하고 다품종 소량 생산에 뛰어나다는 이점을 가지고 있는 반면, 후자의 경우는 우수한 정밀도와 품질, 소재 호환성, 대량 생산에는 적합하지 않고 전 소재를 깎아 제품을 가공하는 방법이므로 기본적으로 디자인을 구현하는데 한계점이 있습니다.
그래서, 절삭 가공은 이러한 형상 구현에 대한 단점을 극복하기 위해서 3축, 5축 등 다축 가공이 가능한 산업 기술을 활용하고 제조 산업에서 요구되는 여러 종류의 다양한 부품 가공 작업을 진행하고 있습니다.그러나 기본적으로 이런 5축 가공의 경우는 국내에서 일정 수량과 크기가 되지 않으면 작업을 진행하고 주는 곳이 거의 없어 실제에 샘플 제작을 위한 소량의 부품 가공에 적용하는 것은 어려운 점이 많습니다.그래서 선반과 밀링 가공을 거쳐서 MCT까지 다양한 제작 공정을 활용하고 1차, 2차, 3차 가공을 거쳐서 부품 가공을 진행하게 됩니다.이 경우에 발생하는 작업 단계의 증가와 가공 시간의 증가로 결과적으로 제작 비용이 높아지지 않을 수 없습니다.
그리고 이런 때에 빛을 발하는 기술이 금속 분말 소재를 이용하는 적층 가공 방식의 금속 3D프린팅 기술입니다.상기의 임펠러 형상의 경우는 일반적인 CNC가공에서는 작업이 어렵기 때문에 5축 가공에서 작업을 진행했습니다.우리의 경우 그동안 꾸준히 협업해서 작업을 하고 있는 업자가 있기 때문에 이렇게 따로 따로도 원하는 수량만 가공 작업을 의뢰할 수 있지만 일반적으로 개인과 첫 주문을 진행하는 분들이라면 업체 선정에 많은 어려움을 겪죠.여하튼 이런 형상을 구현하는 데 5축 가공과 금속 가공이 가능한 3D프린터 제조 회사 중 어느 것이 효율적이냐고 물어본다면 단순 형태를 구현하고 간단한 테스트를 하려면 3D프린팅을 활용하는 것이 효율적이라고 말씀 드리고 싶습니다.그러나 표본으로 제작하는 가공품의 정확도가 매우 중요한 경우(ex기어, 감속기처럼 치수 정밀도가 제품의 성능에 큰 영향을 주는 경우)표면의 매끄러움이 중요한 경우(ex풍력 발전기 날개(브레이드)처럼 표면 조도에 의해서 기능 저하가 발생할 여지가 있는 경우)에는 금속 3D프린팅 기술은 적합하지 않아요.
제조업에는 매우 다양하고 많은 공정이 있습니다.하나의 제품을 제작하는 것만으로도 수십 종류 이상의 제작 방법이 있기 때문에 제조 원가를 절감하기 위한 첫 단계는 바로 제품의 다양한 조건을 고려하여 어떤 방식으로 제품을 제작하는 것이 보다 효율적인지를 판단하고 해당 공정에서 작업을 진행하는 것입니다.이런 공정 설계를 위해서는 기본적으로 다양한 제작 공정에 대해서 전문적 지식과 충분한 제작 경험을 바탕으로 제조 관련 산업에 오래 종사하신 분들 아니면 제작을 진행하는 데 어려움을 겪습니다.주식 회사 책 시스템즈에서는 다수의 3D프린터 업체와 제휴하고 금속 3D프린팅은 물론 다양한 작업을 가장 효율적으로 제작하는 방법을 제안하고, 비용 삭감에 힘쓰고 있습니다.제품 개발 과정에서 도움이 필요한 부분이 있으면 본 시스템까지 연락 주세요.디자인 또는 CAD도면과 함께 제작 관련 요구 사항을 기술하고, 홈페이지에서 메일로 보내시면 검토 후에 대답하오니, 고객의 연락을 기다리고 있습니다.
