3D 인쇄가 사출 성형을 대체합니까? 아니요. 그 이유가 있습니다!

지난 10년 동안 뉴스를 한 번 이상 읽었다면 이른바 3D 프린팅 혁명을 알고 있을지도 모릅니다. 적층 가공은 1980년대부터 업계에서 사용되었지만 최근까지 취미 사용자에게 널리 보급되지 않았습니다.

RepRap 프로젝트의 생성은 여러 특허의 만료와 함께 취미용 3d 프린터 비용의 가속화된 감소를 가능하게 했습니다.

이제 거의 모든 사람이 3D 프린터를 손에 넣을 수 있게 되면서 많은 사람들이 이 기술의 한계, 특히 사출 성형과 같은 전통적인 생산 방식을 결국 대체하게 될지 궁금해합니다.

3D 프린팅이 산업 공간에서 확실히 자리를 차지하고 있지만 적어도 앞으로 몇 년 동안은 전통적인 사출 성형 생산을 대체하지 못할 것입니다. 두 기술 모두 장단점이 있으며 특정 영역에서 서로를 능가할 수 있습니다. 3D 프린팅은 소규모 생산 배치 및 프로토타입 제작에 탁월하지만 사출 성형은 여전히 대규모 생산에 가장 비용 효율적입니다.

사출 성형은 재료 비용이 저렴하고 전력 효율성이 높기 때문에 동일한 제품의 플라스틱 단위(대략) 100kg 이상을 생산할 때 권장되는 생산 기술입니다.

3d 프린팅이 사출 성형보다 비싼 이유는 무엇입니까?

생산을 시작할 금형이 이미 있다고 가정하면 사출 성형 생산은 단위당 기준으로 3d 인쇄보다 훨씬 저렴합니다. 이는 두 기술 모두에 사용되는 플라스틱의 실제 비용과 각 기술의 에너지 효율성 때문입니다.

3D 프린팅 및 사출 성형의 에너지 효율성

200°C에서 인쇄할 때 작동하는 3d 프린터의 평균 출력은 60°C로 설정된 가열 베드에서 약 125W/h입니다. 즉, 3D 프린팅은 플라스틱 킬로그램당 평균 9.61kW를 소비하지만 사출 성형을 통해 동일한 양의 플라스틱을 생산하는 데는 평균 1.5kW만 필요합니다.

kW/h당 평균 13센트(미국의 경우 합리적인 가격)의 비율을 사용하면 플라스틱 1kg을 생산하는 비용은 3d 인쇄의 경우 $1.25, 사출 성형의 경우 $0.19가 됩니다.

이 수치는 대략적인 수치이고 각 기술의 정확한 비용은 사용되는 특정 기계와 생산되는 모델에 따라 다르지만 대략 동일한 출력에 대해 전력 소비 측면에서 사출 성형이 더 효율적이라는 결론을 내릴 수 있습니다. 6 이상).

이 계산에 사용된 전기 소비 추정치는 Ender 3 v2에 대한 자체 측정을 기반으로 합니다(주제에 대한 Facundo의 기사 참조). 그와 나 모두 집에 사출 성형기가 없다고 짐작하셨을 수도 있습니다. 그래서 저는 이 계산을 여러 평판이 좋은 출처의 평균을 기반으로 했습니다.

3D 인쇄 및 사출 성형을 위한 플라스틱 비용

3D 프린터의 재료 킬로그램당 비용은 사출 성형에 사용되는 플라스틱 펠릿보다 약 20배 더 비쌉니다.

3d 프린터용 필라멘트를 구입한 적이 있다면 PLA 또는 ABS 스풀에 대해 20달러를 지불하는 것이 드문 일이 아니라는 데 동의할 것입니다. ABS 펠릿 1kg당 평균 비용이 1달러인 것과 비교하면 이제 대부분의 일상 생활 가전 제품이 3d 인쇄되지 않는 이유를 확실히 알 수 있습니다.

사출 성형이 3D 프린팅보다 항상 저렴합니까?

우리는 이미 사출 성형이 주어진 제품의 더 많은 양을 생산하는 데 훨씬 더 비용 효율적이라는 것을 확인했지만, 3d 프린터도 업계에서 그 자리를 차지하고 있습니다.

종종 주어진 제품의 중소 배치만 생산하는 것이 필요합니다. 이것은 틈새 시장에만 서비스를 제공하므로 수요가 제한되는 프로토타입 또는 제품의 경우일 수 있습니다.

소량의 경우 금형 자체의 비용이 매우 중요합니다. 대략적으로 말하면 단일 캐비티 금형(간단한 금형)은 $1000에서 $2000 사이의 비용을 절감할 수 있는 반면 크고 복잡한 금형은 최대 $75.000의 비용이 들 수 있습니다.

금형 가격을 묻는 것은 범위가 매우 넓다는 점에서 자동차 가격을 묻는 것과 같습니다. 내 차의 가치는 아마도 페라리의 가격보다 낮을 것이다. 그럼에도 불구하고 두 기술을 비교하기 위해 금형 비용을 $10.000로 가정하여 두 기술을 비교하겠습니다.

아래 차트에서 볼 수 있듯이 사출 성형은 약 500kg의 생산 품목에서 3D 프린팅보다 비용 효율적입니다.

이 변곡점(500kg)은 금형 자체의 비용에 크게 좌우됩니다. 동일한 계산을 다시 수행하지만 금형 가격이 $2.000(단순 단일 캐비티 금형의 경우)에 불과하다고 가정하면 3d 프린팅에서 약 100kg의 사출 성형으로 전환하기로 결정해야 합니다.

사출 성형 대신 3D 프린터를 언제 사용해야 하나요?

적층 제조는 필요한 생산량이 수십 킬로그램에 불과한 경우에 더 편리합니다. 또한 디자이너가 상당한 비용을 들이지 않고 모델을 반복하고 최적화할 수 있기 때문에 새 모델을 빠르게 프로토타이핑하는 데 권장됩니다.

또한 3D 프린팅 기술을 통해 디자이너는 기존 제조 방법으로 생산할 수 없는 모양을 디자인할 수 있습니다. Ender 3 v2로 인쇄한 다음 에펠탑은 사출 성형으로 제작할 수 없습니다.

3D 프린팅이 사출 성형보다 느립니까?

3D 프린터는 사출 성형기보다 확실히 느립니다. 예를 들어, 이러한 기계가 시간당 최대 3,000개의 병뚜껑을 생산하는 것은 드문 일이 아닙니다. 3d 프린터는 약 15분 만에 동일한 항목의 한 단위를 출력하므로 동일한 생산 속도에 맞추려면 750대의 프린터가 필요합니다. 반대로 같은 양의 단위를 인쇄하기 위해 750시간을 기다릴 수도 있습니다.

그렇긴 하지만 3d 프린터는 빠른 반복과 소량 생산의 경우 확실히 더 빠르고 더 편리합니다. 프로토타이핑 과정에서도 매우 편리합니다. 적층 제조 기술을 통해 순차적 설계 스프린트를 수행하고 모델을 신속하게 최적화 및 개선할 수 있습니다. 이는 사출 성형을 사용하기로 선택했다면 할 수 없는 일입니다.

가장 중요한 것은 금형 제조에 최대 10주가 소요될 수 있다는 점입니다. 즉, 첫 번째 생산 제품을 보기 위해서는 최소한 그만큼 기다려야 합니다. 반면에 USB 스틱에 이미 우리 디자인의 G-Code가 로드되어 있다면 같은 날 첫 제품을 받을 수 있을 것으로 예상할 수 있습니다.

3D 프린팅 플라스틱은 사출 성형 플라스틱과 동일한가요?

3d 인쇄 기계는 필라멘트 스풀을 사용하여 원하는 단위를 생산하는 반면 사출 성형 제조는 일반적으로 작은 펠릿 모양의 플라스틱을 사용합니다. 하지만 두 기술 모두에서 일부 유형의 열가소성 수지가 사용됩니다.

폴리스티렌(HIPS), ABS 및 나일론은 3D 인쇄 및 사출 성형에 사용되는 널리 사용되는 재료입니다. PLA는 3D 프린팅 커뮤니티에서 가장 널리 사용되는 플라스틱 선택이지만 사출 성형에는 거의 사용 사례가 없습니다.

사출 성형에 사용되는 다른 일반적인 플라스틱은 아크릴, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌입니다. 이들은 대부분 압출에 필요한 고온으로 인해 취미용 데스크탑 프린터와 호환되지 않습니다.

Stratasys 또는 3D Systems에서 구입할 수 있는 것과 같은 산업용 3d 프린터는 대부분의 열가소성 수지와 호환됩니다. 작은 주의 사항이 있습니다. 그들은 수십만 달러를 돌려받을 것입니다.

3D 프린팅과 사출 성형의 장점과 단점

두 기술 모두 서로를 능가하는 응용 프로그램이 있으므로 두 기술 모두 앞으로 몇 년(또는 수십 년) 동안 사용될 것이라고 말하는 것이 안전합니다.

각 기술의 장점과 단점은 이미 대부분 살펴보았지만 간단히 요약해 보겠습니다.

사출 성형보다 3d 인쇄의 장점

빠른 반복 및 디자인 개선 가능
중소 배치에 완벽하게 적합
항목 중 하나를 개인화할 수 있음
다른 기술로는 생산할 수 없는 형태와 디자인을 가능하게 합니다.
선불 비용(예:금형)이 필요하지 않음
애호가와 프로슈머 모두에게 적합

3D 프린팅보다 사출 성형의 장점

대량의 경우 매우 비용 효율적입니다.
플라스틱 1kg당 전기 소비량 감소
세세한 디테일의 고품질 제품 출력
시간당 대량 생산
다양한 열가소성 수지와 호환 가능
더 강하고 더 강한 부품

결론

요약하면 3D 프린팅이 기존의 사출 성형 기술을 대체하지 않을 것이라고 말하는 것이 안전합니다. 오늘날의 3d 프린터는 사출 부품에서 기대할 수 있는 것과 동일한 품질과 견고성을 얻을 수 없다는 사실이 적층 제조에 큰 단점이 됩니다. 또한, 기술 자체로는 기존 제조 방법으로 달성할 수 있는 놀라운 생산 속도를 허용하지 않습니다.