3D프린터를 활용한 제품목업의 장단점

안녕하세요. 제조 전문 서비스를 제공하고 있는 주식회사 본시스템즈입니다. 오늘 포스팅에서는 3D프린터를 활용한 제품 목업 제작 사례들을 소개합니다. 이 글에서는 시제품 개발 과정에서 적층가공 방식을 활용한 샘플 제작의 장점과 단점을 알아볼 수 있도록 하겠습니다.

 

1. 3D프린터란 무엇인가?

3D프린팅 기술은 현재 국내에서도 많이 회자되고 있는 제조 기술입니다. 원재료를 조각하듯이 깎아내면서 제품을 만들어내는 기존의 CNC 가공 방식과 다르게 재료를 밑바닥부터 한층씩 차례대로 쌓아올리면서 가공하는 독특한 메커니즘을 사용합니다. 이와 같은 제작 방법의 차이는 제품목업을 만드는 과정에서 여러가지 부분에서 두드러지는 특징을 나타내게 됩니다.

 

디자인의 구현 범위

먼저 첫번째로는 구현할 수 있는 디자인의 범위가 넓다는 점입니다. 재료를 깎아서 만드는 절삭가공법은 공구가 들어가지 못하는 각도가 있거나, 가공툴보다 작은 사이즈의 제품을 깍아낼 수 없다는 문제가 있습니다. 반면에 3D프린터는 0.1mm 단위부터 그 이하까지 미세한 치수로 재료를 적층할 수 있으며 x,y,z 3축 가공 방식을 적용하여 구현할 수 있는 디자인의 범위가 매우 넓다는 점이 있습니다.

 

저렴한 가격

또한 가공 과정에서 사용되는 불필요한 재료의 사용량이 적다는 점도 3D프린터를 활용한 제품목업의 장점입니다. 원재료를 깎아내게 되면 발새하는 소모 재료가 3D프린팅 과정에서는 많이 줄어들기 떄문입니다.

 

생산 속도 단축

뿐만 아니라 제작 과정에서 소요되는 시간도 크게 단축됩니다. 제품을 가공하는 공정이 크게 줄어들기 때문이며 다양한 형상의 제품 디자인을 구현하는데 뛰어나기 때문에 수차례의 다른 제작 방식을 활용하여 가공을 진행해야 하는 절삭가공법과 달리 하나의 장비만으로 대부분의 제품들을 한번에 생산할 수 있습니다.

 

다품종 소량생산에 유리

마지막으로 소량생산에 유리한 이점입니다. 3D프린터는 시제품제작 과정에서 발생하는 기간을 단축하고 비용을 절감하기 위한 목적으로 만들어지는 가공 방법입니다. 반면에 절삭가공은 제품을 대량으로 생산하기 위한 양산 과정에 적합한 생산 방법이기 때문에 다양한 부품들을 소량으로 생산하기에는 적합하지 않습니다. 그러나 제품목업의 대부분은 단품 또는 10개 미만의 소량 제작이 요구되기 때문에 이 경우 CNC와 같은 기계 가공 방식을 활용하는 것보다 3D프린터가 더 유리한 부분이 있습니다.

 

2. 3D프린터가 정답은 아니다

물론 그렇다고 해서 제품목업 과정에서는 CNC는 효율이 떨어지고 3D프린터를 사용해야 된다는 말이 아닙니다. 제품에 요구되는 다양한 성질에 따라서 이러한 작업 효율성, 제작 단가, 가공 난이도, 생산 기간에서 조금씩 차이가 발생하게 됩니다. 예를 들어서 3D프린터는 다양하고 복잡한 형상을 구현할 수 있다고 했습니다. 그말인즉 비교적 단순한 형태에 부품수가 적은 경우라면 3D프린터보다도 CNC가 좀 더 유리할 수 있습니다.

 

3. 적층가공 방식의 단점

그렇다면 제품목업을 진행하는 과정에서 3D프린터를 활용했을 때 단점들은 무엇이 있을까요/

 

낮은 정밀도

아무래도 재료를 적층하는 과정에서 급속도로 냉각 과정을 거치게 되면서 수축 및 변형이 발생하여 정밀도가 떨어질 수 있습니다. 또한 적층 방식에 따라서 구현가능한 정밀도의 편차가 매우 크기 때문에 가공 방식의 선정과 장비의 스펙도 상당히 큰 영향을 미치게 됩니다. 이뿐만 아니라 표면 조도라고 부르는 제품 외관의 매끈한 정도를 나타내는 수치가 매우 낮은 편에 속합니다. 이는 재료를 적층하는 과정에서 발생하는 미세한 틈새들이 쌓이면서 발생하게 되는 문제로 CNC 가공품에 비해서 낮은 표면 조도는 제품에 따라서 큰 문제의 소지가 될 수 있습니다.

 

한정적인 소재

절삭가공 방식의 경우 엔지니어링 플라스틱부터 알루미늄, 스테인레스, 동, 구리 등 금속재료까지 제품 생산 과정에서 요구되는 대부분의 소재드를 활용하여 제품 제작을 진행해볼 수 있습니다. 그러나 3D프린터는 적층가공 방식의 특성과 기술의 한계로 일부 소재 이외에는 아직 활용할 수 있는 재료들이 절삭가공법에 비해서는 많이 적은 편입니다. 그래도 최근에는 꾸준한 기술 개발과 연구를 통해서 다양한 재료와 장비들이 개발되고 있으며 ABS, 투명 소재, AL, SUS 등 보편적으로 사용되는 재료들의 활용이 가능합니다.

오늘 포스팅에서는 3D프린터를 활용한 제품목업 제작시 알아두시면 좋은 장단점에 대해서 소개하는 시간을 가져보았습니다. 주식회사 본시스템즈는 제품 개발 및 목업 제작 관련 다양한 업무들을 지원하고 있습니다. 제작 관련 문의는 자사 홈페이지 견적문의란을 통해서 신청할 수 있습니다.