신속한 제조 지침

모든 신흥 또는 확장 비즈니스의 경우 제품을 더 빨리 시장에 출시하기 위한 솔루션을 찾는 것이 중요합니다. 신속한 제조는 생산의 유연성을 촉진하고 증가시킬 수 있으며 맞춤형 제품 및 소량 시리즈 부품의 기존 제조와 관련된 시간과 비용을 줄이는 데 도움이 됩니다.

이 가이드에서는 현재 사용 가능한 다양한 빠른 제조 방법과 솔루션에 대해 알아보고 이를 사용하여 비즈니스에 적합한 방법을 선택할 수 있는 방법을 알아보세요.

신속 제조란 무엇입니까?

신속한 제조는 맞춤형 제품, 소량 연속 제조 또는 교량 생산을 위한 최종 사용 부품의 빠르고 유연한 생산을 가능하게 하는 다양한 제조 프로세스를 의미합니다.

사출 성형 및 주조와 같은 대부분의 전통적인 제조 공정에는 제조에 비용과 시간이 많이 소요되는 툴링이 필요합니다. 이와 대조적으로 신속한 제조 공정을 통해 더 적은 비용과 시간 약속으로 복잡한 부품을 생산할 수 있습니다.

예를 들어 적층 제조, CNC 기계 가공 및 신속한 툴링과 같은 신속한 제조와 관련된 다양한 프로세스가 있습니다. 이러한 방법의 대부분은 디지털 설계와 소프트웨어 자동화를 결합하여 제조 프로세스를 가속화합니다.

빠른 제조와 빠른 프로토타이핑

Rapid prototyping은 제품 개발 중에 3차원 CAD(Computer-Aided Design) 데이터를 사용하여 물리적 부품 또는 어셈블리의 축소 모델을 빠르게 제작하는 데 사용되는 기술 그룹입니다. 신속한 프로토타입 제작을 통해 설계자와 엔지니어는 그 어느 때보다 빠르게 CAD 데이터에서 직접 프로토타입을 생성하고 실제 테스트 및 피드백을 기반으로 설계를 빠르고 자주 수정할 수 있습니다.

이러한 부품이나 어셈블리는 일반적으로 기존의 빼기 방법과 반대로 적층 제조 기술을 사용하여 구성되기 때문에 이 용어는 적층 제조 및 3D 인쇄와 동의어가 되었습니다.

신속한 프로토타이핑 도구가 수년에 걸쳐 계속 개발됨에 따라 기업은 이제 이러한 동일한 기술을 사용하여 최종 사용 부품을 생성할 수 있습니다. 탄력 있는 재료와 비용 절감 덕분에 기업은 점점 더 이러한 도구로 전환하여 기존 제조 도구를 대체하거나 워크플로를 보완하여 완제품을 더 빨리 처리할 수 있게 되었습니다.

신속 제조 대 적층 제조

적층 제조(AM) 또는 3D 인쇄 기술은 물리적 부품이 생성될 때까지 재료를 레이어별로 연속적으로 추가하여 CAD(Computer-Aided Design) 모델에서 3차원 부품을 생성합니다.

AM 기술은 도구를 필요로 하지 않으며 그렇지 않으면 너무 비싸거나 시간이 많이 소요되는 프로토타입 또는 제조를 위한 복잡한 설계를 생성할 수 있으므로 광범위한 엔지니어링 및 제조 응용 프로그램에 이상적입니다.

적층 제조 기술은 신속한 제조가 새로운 부품을 생성하는 방법으로 의존하는 프로세스 중 일부입니다. 적층 제조는 신속한 툴링을 생산함으로써 기존 제조 공정과 관련된 리드 타임과 비용을 줄일 수도 있습니다.

신속한 제조 방법

신속한 제조는 제품을 만들기 위해 다양한 도구와 프로세스에 의존합니다. 여기에는 적층 제조, CNC 머시닝과 같은 절삭 공구, 전통적인 제조 방법을 위한 신속한 툴링이 포함됩니다.

적층 제조

FDM(융합 증착 모델링)

FFF(Fused Filament Fabrication)라고도 하는 FDM 3D 프린팅은 열가소성 필라멘트를 녹이고 압출하여 부품을 만드는 3D 프린팅 방법으로, 프린터 노즐이 빌드 영역에 층별로 증착합니다.

FDM은 취미 3D 프린터의 등장으로 인해 소비자 수준에서 가장 널리 사용되는 3D 프린팅 형식입니다. 그러나 산업용 FDM 프린터는 디자인 전문가와 제조업체 모두에게도 인기가 있습니다.

FDM은 다른 플라스틱 3D 프린팅 프로세스와 비교할 때 가장 낮은 해상도와 정확도를 가지며 복잡한 디자인이나 복잡한 기능이 있는 부품을 프린팅하는 데 가장 적합한 옵션이 아닙니다. 화학적 및 기계적 연마 공정을 통해 고품질 마감재를 얻을 수 있습니다. 산업용 FDM 3D 프린터는 용해성 지지체를 사용하여 이러한 문제 중 일부를 완화합니다.

FDM은 ABS, PLA 및 다양한 블렌드와 같은 다양한 표준 열가소성 수지와 함께 작동합니다. 산업용 FDM 프린터는 또한 광범위한 엔지니어링 열가소성 수지 또는 복합 재료를 제공합니다. 제조의 경우 FDM 프린터는 일반적으로 가공될 수 있는 부품과 같은 단순한 부품을 생산하는 데 특히 유용합니다.

광조형(SLA)

SLA 3D 프린터는 레이저를 사용하여 광중합이라고 하는 과정에서 액체 수지를 경화 플라스틱으로 경화합니다. SLA는 고해상도, 정밀도 및 재료의 다양성으로 인해 전문가들 사이에서 가장 인기 있는 프로세스 중 하나입니다.

SLA 부품은 모든 플라스틱 3D 프린팅 기술 중 가장 높은 해상도와 정확도, 가장 선명한 디테일, 가장 매끄러운 표면 마감을 제공하지만 SLA의 주요 이점은 다용성입니다. 재료 제조업체는 표준, 엔지니어링 및 산업용 열가소성 수지와 일치하는 광범위한 광학, 기계적 및 열적 특성을 가진 혁신적인 SLA 광중합체 수지 제형을 만들었습니다.

SLA는 금형, 패턴 및 기타 기능적 최종 사용 부품과 같이 엄격한 공차와 매끄러운 표면이 필요한 매우 상세한 부품에 적합한 옵션입니다. SLA는 치과에서 보석, 건강 관리, 모델 제작 및 점점 더 많은 소비재에 이르기까지 다양한 산업에서 신속한 제조에 사용됩니다.

SLA 3D 프린팅은 맞춤형 이어폰, 의료용 면봉 및 신발 밑창의 신속한 제조를 비롯한 다양한 응용 분야에 사용할 수 있습니다.

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선택적 레이저 소결(SLS)

선택적 레이저 소결은 강력하고 기능적인 부품을 생산할 수 있는 능력으로 인해 다양한 산업 분야의 엔지니어와 제조업체가 신뢰하는 산업 응용 분야를 위한 가장 일반적인 적층 제조 기술입니다.

SLS 3D 프린터는 고출력 레이저를 사용하여 고분자 분말의 작은 입자를 융합합니다. 융합되지 않은 분말은 인쇄 중 부품을 지지하고 전용 지지 구조가 필요하지 않습니다. 따라서 SLS는 내부 형상, 언더컷, 얇은 벽 및 네거티브 형상을 포함한 복잡한 형상에 이상적입니다. SLS 인쇄로 생산된 부품은 사출 성형 부품과 유사한 강도로 우수한 기계적 특성을 가지고 있습니다.

SLS 3D 프린팅은 소량 생산, 대량 맞춤형 소비재 및 교체 부품과 같은 응용 분야를 위한 강력하고 기능적인 부품을 생산할 수 있습니다.

제조 분야에서 SLS 3D 프린팅은 소규모 배치 제조, 새로운 대량 맞춤형 소비재 생산, 교체 부품 생산은 물론 오래 지속되고 내구성 있는 지그 및 고정구(예:클립 및 클램프) 및 툴링에 사용됩니다. 또한 SLS는 보철, 보조기(예:사지 교체 + 교정기), 수술 모델 및 도구와 같이 즉시 사용 가능한 환자별 의료 기기를 사내에서 제조하는 데 사용할 수 있습니다.

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CNC 도구

FDM, SLA 또는 SLS와 달리 CNC(컴퓨터 수치 제어) 도구는 빼기 제조 프로세스입니다. 절단, 보링, 드릴링 및 연삭을 통해 재료를 제거하여 성형된 플라스틱, 금속 또는 기타 재료의 단단한 블록, 막대 또는 막대로 시작합니다.

CNC 도구에는 회전 도구와 고정 부품(밀링) 또는 고정 도구를 사용하여 회전 부품(선반)을 사용하여 재료를 제거하는 CNC 머시닝이 포함됩니다. 레이저 절단기는 레이저를 사용하여 다양한 재료를 고정밀로 조각하거나 절단합니다. 워터 제트 절단기는 연마재와 고압이 혼합된 물을 사용하여 거의 모든 재료를 절단합니다. CNC 밀링 머신과 선반은 여러 축을 가질 수 있으므로 더 복잡한 설계를 관리할 수 있습니다. 레이저 및 워터젯 절단기는 평평한 부품에 더 적합합니다.

CNC 도구는 플라스틱, 연질 금속, 경금속(산업 기계), 목재, 아크릴, 석재, 유리, 복합 재료로 부품을 성형할 수 있습니다. 신속한 제조를 위해 맞춤형 또는 소량의 최종 사용 부품, 구조 부품 및 다양한 산업 분야의 도구를 생산하는 데 이상적입니다.

적층 제조 도구와 비교할 때 CNC 도구는 설정 및 작동이 더 복잡하지만 일부 재료 및 디자인에는 특수 도구, 취급, 위치 지정 및 처리가 필요할 수 있습니다. 따라서 적층 공정에 비해 일회성 부품에 대해 비용이 많이 들고 소규모 생산 실행에 더 적합합니다.

빠른 툴링

하이브리드 제조는 사출 성형, 열성형 또는 주조와 같은 기존 제조 공정과 신속한 제조 도구를 결합합니다. 유연성, 민첩성, 확장성 및 비용 효율성을 개선하여 생산 프로세스를 향상시킵니다. 결과적으로 제조업체는 변화하는 비즈니스 요구 사항을 신속하게 충족할 수 있습니다.

진공 성형 제품 포장을 위한 3D 프린팅 금형입니다.

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도구

공장 현장의 가혹함을 견디고 가장 어려운 제조 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있는 맞춤형 도구를 만드십시오. 사출 성형에서 CNC 튜브 벤딩에 이르는 응용 분야를 위한 툴링을 직접 인쇄하여 제조 프로세스를 검증하고, DFM 문제를 해결하고, 유연성을 높이십시오.

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지그 및 비품

최소 주문 수량, 공구 경로 프로그래밍 없음(3D 인쇄용), 다양한 재료 선택 및 낮은 자본 장비 비용으로 지그 및 고정 장치를 사내에서 생산하여 비용을 줄이고 민첩성을 높입니다. . 조립 또는 QA 프로세스를 개선하는 지그 및 고정 장치를 사용하여 제품을 지속적으로 개선하고 제조 라인의 문제에 빠르고 효과적으로 대응하십시오.

백지

3D 인쇄 금형을 사용한 소량의 신속한 사출 성형

비용과 리드 타임을 줄이기 위해 사출 성형 공정에서 3D 인쇄된 금형을 사용하기 위한 지침을 보려면 백서를 다운로드하고 Braskem, Holimaker 및 Novus Applications의 실제 사례 연구를 확인하십시오.

백서 읽기 백지

지그 및 설계 설계 3D 프린팅 설비

지그 및 고정구 생산 비용과 리드 타임을 줄이는 백서를 다운로드하십시오.

백서 다운로드

올바른 신속한 제조 공정 선택

제조 프로세스가 지속적으로 발전함에 따라 장비, 재료 및 규모의 경제 개선으로 인해 한 기술에서 다른 기술로 이동하는 것이 타당한 변곡점이 이동하고 있습니다.

하드웨어와 재료가 개선되고 부품당 비용이 계속해서 하락함에 따라 신속한 제조 도구는 더 넓은 범위의 중소 규모 애플리케이션에 개방되고 있습니다.

신속한 제조 공정을 선택할 때 다음 요소를 고려하십시오.

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양식: 부품에 복잡한 내부 기능이나 엄격한 허용 오차 요구 사항이 있습니까? 디자인의 기하학적 구조에 따라 제조 옵션이 제한될 수 있거나 경제적인 생산을 위해 상당한 DFM(제조 설계를 위한 설계) 최적화가 필요할 수 있습니다.

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볼륨/비용: 제조할 계획인 부품의 총 또는 연간 생산량은 얼마입니까? 일부 제조 공정은 툴링 및 설정에 대한 초기 비용이 높지만 부품당 저렴한 부품을 생산합니다. 대조적으로, 소량 제조 공정은 시작 비용이 낮지만 주기 시간이 느리고 자동화 및 수동 노동이 적기 때문에 부품당 비용은 일정하게 유지되거나 볼륨이 증가할 때만 미미하게 감소합니다.

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리드 타임: 부품이나 완제품을 얼마나 빨리 생산해야 합니까? 일부 프로세스는 24시간 이내에 첫 번째 부품을 생성하지만 특정 대량 생산 프로세스를 위한 툴링 및 설정은 몇 달이 걸립니다. 경우에 따라 신속한 툴링으로 이 리드 타임을 상당히 단축할 수 있습니다.

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자료: 제품이 견뎌야 하는 스트레스와 부담은 무엇입니까? 주어진 응용 분야에 대한 최적의 재료는 여러 요인에 의해 결정됩니다. 비용은 기능적 및 미적 요구 사항과 균형을 이루어야 합니다. 특정 응용 프로그램에 대한 이상적인 특성을 고려하고 주어진 제조 프로세스에서 사용 가능한 선택과 대조하십시오.

아웃소싱 대 내부 생산

신속한 제조 도구의 힘을 활용하려는 기업은 작업을 서비스 사무소에 아웃소싱하거나 사내에서 생산할 수 있는 옵션이 있습니다.

3D Hubs, Protolabs, Fictiv 또는 지역 서비스 기관과 같은 회사는 주문형 제조 및 신속한 프로토타이핑 서비스를 제공합니다. 이러한 국은 일반적으로 가산 및 감산 프로세스를 포함하여 여러 기술을 사용할 수 있습니다.

서비스 사무소에 아웃소싱하는 주요 단점은 비용과 리드 타임입니다. 신속한 제조의 가장 큰 이점 중 하나는 아웃소싱 부품이 도착하는 데 일주일 또는 몇 주가 걸리면 빠르게 감소하는 기존 제조 방법에 비해 속도가 빠르다는 것입니다.

부품 제조를 아웃소싱하는 것도 종종 매우 비쌉니다. 그러나 부품 수와 인쇄량에 따라 3D 프린터에 투자하고 사내에서 인쇄하는 것만으로도 몇 개월 만에 사업을 망칠 수도 있습니다.

빠른 제조 시작하기

전통적인 방법은 대량 생산에 더 적합하기 때문에 제조 분야에서 여전히 자리를 지키고 있습니다. 그러나 점점 더 많은 기업들이 소규모 생산을 수행하는 방법으로 신속한 제조로 눈을 돌리고 있습니다. 빠른 생산 도구 및 하이브리드 제조와 같은 기술 발전과 유익한 관련 프로세스가 이러한 변화에 영향을 미칩니다.

Formlabs가 경제적인 고성능 3D 프린터를 사용하여 기업에서 사내 신속 제조에 액세스할 수 있도록 하는 방법을 알아보십시오.