폴리머 3D프린팅 고정구가 소량 제작에 맞는 이유
안녕하세요. 3D프린팅·CNC·다양한 소재 전문 플랫폼 기업 아이컨택입니다.
고정구 한 개를 만들기 위해 금속 부품 여러 개를 가공하고 다시 조립해야 한다면 어디서 시간이 들까? 스트라타시스의 기술 자료에 따르면, 소량 맞춤 고정구는 FDM 또는 P3 DLP 3D프린팅으로 제작 단계를 줄일 수 있다. 효과는 형상과 용도에 달려 있다.
AI 개념 이미지: 폴리머 3D프린팅으로 만든 생산·검사용 고정구의 사용 장면을 보여준다. 실제 제품이나 설비의 사진은 아니다.
금속 가공 고정구에서 시간이 드는 곳
고정구는 작업 중 부품을 잡거나 위치를 맞추는 도구다. 기존에는 금속을 깎아 부품을 만든 뒤 체결하거나 용접한다. 스트라타시스는 재료 사용량과 CNC 프로그램 작성, 가공 감시, 조립을 비용 요인으로 꼽는다. 한 작업에 맞춘 도구를 소량 만들수록 이 준비 과정이 부담이 된다.
절삭 공구로 만들 수 있는 형상에도 물리적 한계가 있다.
FDM·P3 DLP 출력은 무엇을 덜어내나
FDM은 열가소성 소재를 쌓고, P3 DLP는 빛으로 액상 광중합 소재를 굳혀 형상을 만든다. 스트라타시스는 기존 가공에 며칠에서 몇 주 이상 걸리는 고정구를 이 방식들로는 몇 시간 안에 제작할 수 있다고 설명한다. 비교하는 것은 해당 고정구의 제작 시간이다.
자료에 따르면 출력 중에는 계속 감시할 필요가 없고, 작업자는 시작 전 시트나 트레이를 넣고 완료 후 부품을 꺼낸다. 후처리는 대체로 출력물을 받친 지지재를 제거하는 일이다. 물에 녹는 지지재를 쓰면 손으로 떼어내는 작업도 줄어든다.
층마다 필요한 자리에 재료를 더하므로 복잡한 형상을 만들기 쉽다. 자료에 실린 조립 고정구 비교에서도 3D프린팅 고정구는 같은 일을 하면서 부품 수가 적었고 한 번에 출력됐다. 프린터 외의 별도 금형이나 공구가 필요하지 않다는 점도 소량 제작의 비용 차이를 만든다.
고정구를 만드는 시간과 현장에서 쓰는 시간은 별개다. 스트라타시스는 폴리머 고정구가 금속보다 가벼워 들고 움직이기 쉽다고 설명한다. 한 부품으로 만들면 조립을 피하거나 설치 시간을 줄일 수도 있다. 한 번에 아끼는 시간이 작아도 같은 작업을 반복하면 절감 시간이 쌓인다.
포드 창유리 설치 고정구에서는 무엇을 했나 포드 엔지니어들은 창유리 설치용 고정구를 더 가볍고 다루기 쉽게 만들려고 3D프린팅을 검토했다. 강도와 강성을 확보하기 위해 탄소섬유 소재인 FDM Nylon 12CF를 골랐다. 힘이 필요한 내부는 재료를 조밀하게, 덜 중요한 부분은 성기게 배치했다.
스트라타시스 자료에 따르면 이렇게 만든 포드의 고정구는 기존 금속 고정구보다 15% 가볍고 70% 저렴했으며 사용하기도 쉬웠다. 이 수치는 포드의 창유리 설치용 고정구를 비교한 결과다.
라벨 부착용 고정구에서는 무엇이 달랐나
머큐리 마린 엔지니어들은 대상물에 밀착하면서 표면을 손상시키지 않고, 충분한 강성도 갖추도록 FDM 소재들을 조합했다.
스트라타시스 자료에 따르면 머큐리 마린의 라벨 부착용 고정구는 제작 기간이 96%, 비용이 68% 줄었다.
아이컨택은 표면에 밀착하면서 흠집을 내지 않아야 하는 라벨 부착용 고정구를 소량 제작할 때, 접촉면과 강성을 함께 맞출 FDM 소재 조합을 검토할 만하다고 본다.
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