HP 드릴 추출 슈의 MJF 전환: 부품 통합과 유체 흐름 설계
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HP 프린트헤드 제조 라인에는 레이저 가공 중 생기는 물과 실리콘 찌꺼기를 치우는 도구가 있다. 드릴 추출 슈다. HP의 기술 사례 자료는 이 도구를 7개 부품의 CNC 가공 조립체에서 PA 12 소재의 MJF 3D프린팅 단일 부품으로 바꾼 과정을 보여준다.
AI 개념 이미지: 프린트헤드 레이저 가공 중 물과 실리콘 찌꺼기를 제거하는 드릴 추출 슈를 나타낸다. 실제 HP 설비나 제품의 사진은 아니다.
프린트헤드 제조에서 도구가 맡는 일
HP는 프린트헤드 노즐을 레이저로 절단한다. 레이저와 실리콘 판의 과열을 막기 위해 물을 사용하므로, 절단 자리에는 실리콘 찌꺼기와 물이 계속 생긴다. 드릴 추출 슈가 이를 제거하며, HP는 그 기능이 레이저 가공의 효율을 높인다고 설명한다.
드릴 추출 슈는 완성된 프린트헤드에 들어가는 부품이 아니라 노즐을 만드는 동안 쓰는 도구다. 이 사례에서 비교한 비용과 제작 시간도 프린트헤드 자체가 아닌 이 도구에 관한 것이다. 어떤 부품을 바꿨는지 알아야 뒤에 나오는 수치를 제대로 읽을 수 있다.
기존 드릴 추출 슈는 하위 부품 7개를 조립한 도구였다. 대부분의 부품을 알루미늄 블록에서 CNC로 깎았다. HP는 새 도구를 분말 재료를 층별로 결합하는 Multi Jet Fusion(MJF) 방식으로 한 덩어리로 만들었다. 소재는 폴리아미드 계열 플라스틱인 ‘HP 3D High Reusability PA 12’다.
한 부품으로 만들면서 바꾼 내부 형상
부품 통합은 조립할 곳을 줄였다. 동시에 HP는 유체가 지나는 관의 끝 모양을 바꿨다. 관의 단면, 즉 흐름이 통과하는 길의 크기가 달라지는 구간에서 흐름을 개선하려는 설계다.
HP는 부품 안의 난류를 줄이도록 설계를 최적화했다고 설명한다. 난류는 유체 흐름이 불규칙하게 뒤섞이는 현상이다. 이 설명은 형상을 바꾼 목적을 알려주지만, 자료에는 바꾸기 전후의 유량이나 가공 효율을 비교한 수치가 제시되지 않았다.
가압 유체를 담는 제조 보조 도구에는 새지 않는 성질인 수밀성도 필요하다. HP는 이 MJF 부품에서 후처리나 코팅 없이 필요한 수밀성을 얻었다고 밝혔다. 이 드릴 추출 슈에서 보고한 결과다.
HP 사례는 한 도구에서 흐름을 고려한 형상과 가압 유체를 담는 데 필요한 성질을 함께 다뤘다.
HP가 제시한 제작 결과
HP에 따르면 이 도구의 부품당 비용은 CNC 가공품 450달러에서 MJF 부품 18달러로 95% 줄었다. 무게는 575g에서 52g으로 90% 감소했으며, HP는 형상 최적화와 재료 사용량 감소를 그 이유로 들었다. 제작 시간도 CNC 가공 3~5일에서 MJF 제작 24시간으로 달라졌다. 모두 HP가 공개한 이 부품의 비교 결과다.
이 비교에서는 제조 방식과 소재뿐 아니라 부품 구성과 형상도 함께 달라졌다. 따라서 공개된 수치는 기존 CNC 조립체와 재설계한 MJF 부품의 차이를 보여준다. 가공 방식만 바꿨을 때 같은 차이가 나는지를 따로 측정한 결과는 아니다.
여러 가공품을 조립해 유체를 처리하는 제조 도구라면, 아이컨택은 부품을 합치는 설계와 관의 단면 전환부를 함께 살펴볼 만하다고 본다. 이 사례에서는 두 변화가 같은 도구에 적용됐고, 필요한 수밀성도 확인됐다.
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