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CNC와 적층 제조(AM) 간 비교: AM이 우위를 차지하는 3가지 시나리오

Jim Romeo
Jim Romeo April 24, 2023
April 24, 2023

CNC 가공은 이미 오래 전부터 전 세계 전통 산업 제조업체들이 필수적인 공정으로 받아들인 일반적인 제조 방법에 속합니다. CNC 선반은 정확하고 정밀하며 소재를 적층하는 것이 아니라 오히려 제거하는 방식으로 부품을 제작하는 '절삭' 방식을 활용하여 금속 소재를 가공합니다.  

그러나 절삭 방식이 아닌 '적층' 방식을 활용하여 더 빠르고 더 나은 가공 결과를 얻을 수 있다면 어떨까요? 3D 프린터로 적층 기술을 사용하여 제작해 보는 건 어떨까요? 이것은 과연 경제성이 있고 실현 가능할까요?

CNC 밀링, 선반 등 종래의 가공 방식 아니면 적층 제조(AM)를 통한 3D 프린팅 중 어느 방식이 툴링 제작에 더 적합한지에 대해서는 논쟁의 여지가 있습니다. 부품, 도구 및 형태를 제조할 때 적층 제조(AM) 또는 3D 프린팅을 사용하면 세 가지 주목할 만한 이점이 있습니다. 

사양과 설계에서 맞춤형 부품과 툴링이 필요한 경우

적층 제조(AM)는 맞춤형 공구의 제작 소요 시간을 단축하여 공구를 더 빠르게 더 저렴한 비용으로 제작할 수 있습니다. 예를 들어, 적층 제조는 종래의 방식 대신 맞춤형 금속 성형 다이와 프레스 브레이크 공구를 제작하는 데 사용되었습니다. 종래의 방식에서는 A2, D2 또는 4140과 같은 공구강으로 가공된 부품을 제작합니다. 이 툴링은 여러 제조업체에서 표준 형상의 상용 기성품(COTS)으로 사용할 수 있습니다. 그러나 맞춤형 공구가 필요한 경우에는 이 옵션이 적합하지 않습니다.

맞춤형 공구는 적합성 및 기능 테스트 후 설계 공정에서 종종 필요합니다. 이러한 요구는 예정에 없던 경우일 때가 많습니다. 따라서 리드 타임이 길고 쉽게 구할 수 없는 특정 소재가 필요합니다. 이로 인해 설계 프로세스가 중단되어 추가 비용이 발생합니다.

맞춤형 공구가 필요한 경우, 적층 제조(AM)를 통해 제작하는 것이 비용과 리드 타임 측면에서 더 유리합니다.

적층 제조 공정에서는 용융 적층 모델링(FDM) 3D 프린터는 맞춤형 금속 성형 다이를 제작할 수 있으며, 바이스 CNC 가공도 가능합니다. 이는 100~500사이클의 볼륨에 더 적합한 옵션입니다. 또한 FDM은 더 얇은 게이지의 판금을 소재로 한 오프셋 및 플레어 툴링에도 적합합니다. FDM을 이용한 생산 공정에서는 폐기물 발생량을 줄일 수 있습니다. 공구의 적층 제조는 종래의 가공 방식에 비해 시간과 비용을 절약합니다.   

제작품의 설계 및 사양이 복잡한 경우

맞춤형 다이 또는 브레이크 공구와 마찬가지로 부품은 복잡한 경우가 많으며 더 정교한 형상을 요구합니다. 

적층 제조는 복잡한 부품을 제작하는 데 안성맞춤입니다. 다양한 설계와 복잡한 형상을 사용하여 제작된 부품을 여러 번 반복할 수 있습니다. 각 형태는 특정한 양의 소재를 사용해 프린팅할 수 있으며 복잡한 패턴을 따르고 사용 가능한 소재를 최적으로 활용하며 낭비를 줄이면서 부품을 더 빠르게 생산할 수 있습니다. CNC 가공은 대체로 리드 타임이 더 긴 소재가 필요하며 더 많은 폐기물이 발생하는 데다 3D 프린팅만큼 빠르지 않습니다.

적층 제조 공정에서 올바른 프린터를 사용하면 훨씬 적은 시간과 노력으로 적정한 생산량만큼의 복잡한 형상을 얻을 수 있습니다.   

예를 들어, Stratasys FDM 기술은 얇은 게이지의 판금을 성형할 때 가해지는 압력을 견딜 수 있는 여러 가지 고강도 열가소성 수지 를 프린팅할 수 있습니다. 이를 통해 적층 공정으로 생산 공구를 제조할 수 있습니다. 또한 공구의 부피가 작을 필요는 없습니다.  

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부품 라벨이 필요한 경우

적층 제조 또는 3D 프린팅으로 부품을 생산할 때의 중요한 이점 중 하나는 3D 프린터를 사용하여 부품에 특정 부품 라벨을 인쇄할 수 있다는 점입니다.

오늘날 부품 재고를 유지 관리하고 추적하는 것은 매우 중요합니다. 부품에는 바코드가 부착되거나 재고를 정밀하게 관리할 수 있도록 핵심 정보를 표시하는 라벨이 부착될 수 있습니다. 그러나 부품에 라벨을 부착하려면 라벨을 인쇄하거나 부품에 부착해야 하는 별도의 공정이 필요할 때가 더러 있습니다. 이러한 공정은 부차적인 공정에 속하지만 대체로 부품 제작과는 별개로 진행됩니다.

3D 프린팅의 세부적인 기능을 통해 제조 공정의 일부로 부품에 바코드 및 기타 특정 정보를 수록한 라벨을 부품에 부착할 수 있습니다. 이것은 부품 라벨이 전혀 나타나지 않고 지워지지 않도록 프린팅할 수 있기 때문에 훨씬 더 정교할 수 있지만 적외선 판독기를 사용하여 스캔하거나 식별할 수 있습니다. 이는 CNC 가공 또는 기타 금속 성형 공정을 대신하는 적층 제조(AM)의 중요한 이점에 속합니다. 

CNC와 적층 제조는 모두 확실한 장점이 있습니다. CNC 가공은 실행 가능한 부품 제조 수단으로 사용되었으며 앞으로도 그럴 것입니다. 3D 프린팅은 기존 제조 기술로는 따라잡기 어려운 이점을 제공합니다. 3D 프린팅을 사용하여 제작 비용과 부품 생산에 필요한 시간을 최소화할 수 있습니다.

최종 결정은 제품 수명 주기 팀과 팀의 목적에 달려 있습니다. 저희가 여러분의 결정을 도와드리겠습니다. 3D 프린팅으로 금속 성형 공구를 생산하는 공정을 단계별로 설명하는 백서를 확인하십시오.

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금속 성형 다이용 3D 프린팅

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