신속 제조가 전통 방식을 능가하는 이유: 핵심 이점 설명

대량 생산 측면에서는 전통적인 제조 방식이 여전히 다른 생산 기술보다 우위를 점하고 있습니다. 그러나 신속 제조와 시제품 제작은 설계와 생산 프로세스의 필수적인 부분이 되었으며, 기업이 컨셉을 빠르고 비용 효율적으로 현실화하도록 돕습니다.

신속 제조는 일반적으로 적층 제조(3D 프린팅으로 더 잘 알려짐), 진공 주조, CNC 가공, 신속 금형을 중심으로 이루어지며, 3D CAD 모델로부터 물리적 부품이나 제품을 신속하게 제작하는 능력으로 칭찬받습니다.

과거에는 다양한 기술이 비용 효율적인 방식으로 대량 생산을 할 수 없어 신속 제조는 주로 시제품 제작과 테스트에 국한되었습니다. 하지만 소재, 공차, 가격, 속도의 최근 발전으로 더 실행 가능한 제조 옵션이 되었습니다.

3ERP에서는 여러분의 제품이나 부품을 최대한 빠르게 제조할 수 있도록 다양한 신속 제조 및 시제품 제작 서비스를 제공합니다. 그렇게 함으로써 프로젝트를 최대한 빨리 시장에 출시할 수 있으며, 이는 결과적으로 간접비를 줄이고 더 큰 이익으로 이어집니다.

전통적인 제조와 비교했을 때 신속 제조는 많은 설계자, 엔지니어, 기업에게 더 실행 가능한 옵션임이 입증되었습니다. 또한 두 기술을 혼합하여 사용하는 것이 설계를 현실로 구현하는 가장 실용적인 경로가 될 수 있습니다.

하지만 여전히 신속 제조가 전통적 제조보다 우위를 점하는 여러 이점(그 반대도 마찬가지)이 있으며, 이를 알면 비용을 낭비하거나 시간을 허비하지 않고 제품 개발 프로세스를 탐색할 수 있습니다.

신속 제조가 전통적 기술보다 가진 다양한 이점과 이러한 기술을 자체 워크플로에 통합해야 할 시기를 살펴보겠습니다.

신속 제조의 이점: 적층 제조

아마도 가장 대중적이고 널리 알려진 신속 제조 형태인 적층 제조(또는 3D 프린팅)에는 여러 가지 기술이 포함됩니다. 하지만 이 공정의 기본은 CAD 설계를 층층이 쌓아 올리는 것입니다. 3ERP는 FDM, SLA, SLS, SLM 기술을 포함한 광범위한 적층 제조 서비스를 제공합니다.

• 컨셉 검증(Proof of concept) – 최근 신속 제조 방법이 급성장하기 전에는 많은 설계자와 엔지니어가 디지털 분석과 가상 시뮬레이션에 의존해 제품 설계의 실현 가능성을 검증해야 했습니다. 하지만 3D 프린팅으로 기능성 시제품을 저렴한 비용으로 빠르게 제작해 실제 상황에서 테스트할 수 있습니다. 게다가 이 빠른 턴어라운드는 설계자가 저렴한 비용으로 컨셉을 수리, 최적화, 재생산할 수 있게 하여 양산 출하 시점에는 모든 것이 기계적으로 건전하도록 보장합니다.
• 빠른 턴어라운드 시간(Fast turnaround time) – 신속 제조 및 시제품 제작이라 불리는 데는 이유가 있습니다... 3D 프린팅 기술의 주요 이점 중 하나는 매우 빠른 턴어라운드 타임을 제공한다는 것입니다. 설계를 가능한 한 가장 빠른 방식으로 시제품 제작하고 싶다면 적층 제조보다 더 나은 옵션을 찾기 어려울 것입니다. 설계를 물리적으로 더 빨리 구현할수록 향후 인건비와 생산 비용을 더 많이 절약할 수 있습니다.
• 복잡한 부품 제조 능력(Ability to manufacture complex parts) – 3D 프린팅 같은 신속 제조 기술은 툴링이나 기타 고가 장비 없이 복잡한 부품을 제작할 수 있습니다. 전통적 제조에서 복잡한 형상이나 캐비티를 설계에 구현하려면 보통 툴링 추가가 필요해 제작 비용이 쉽게 늘어납니다. 하지만 신속 제조는 이러한 복잡성을 쉽게 정복해 설계자와 엔지니어가 이를 전통적 제조에 맞게 최적화할 수 있게 합니다.
• 소재 낭비 및 비용 절감(Reduces material waste and cost) – 적층 제조의 가장 과소평가된 이점 중 하나는 소재 낭비 감소입니다. CNC 가공 같은 절삭 제조 공정과 달리 3D 프린팅 기술은 부품에 필요한 만큼의 소재만 사용해 층층이 쌓아 올립니다. 신속 제조가 불필요한 소재 낭비를 제거하므로 소재 비용도 절감됩니다.
• 맞춤화(Customization) – 사출 성형 같은 대량 생산 기술을 사용하면 제조되는 제품이나 부품은 변함이 없습니다. 하지만 때때로 기업은 설계에 개인화를 더하고 싶을 때가 있는데, 신속 제조가 맞춤형 생산을 위한 가장 실행 가능한 옵션입니다. 3D 프린팅이 아직 전통적 방식의 대량 생산 능력에 견줄 만큼 강력하지는 않지만, 많은 기업이 맞춤 설계된 제품이나 부품의 소량 생산을 위해 신속 제조를 선택하고 있습니다.
• 설계 결함 조기 발견(Identifying design flaws) – 신속 제조 방법으로 시제품을 제작하면 설계자와 엔지니어는 양산 이송 전 물리적 모델에서 잠재적 결함이나 약점을 식별할 수 있습니다. 3ERP 같은 적층 제조 서비스는 빠른 턴어라운드와 합리적인 가격을 제공하므로 설계를 빠르고 비용 효율적으로 검증할 수 있습니다. 또한 양산 전 설계 결함을 찾아내면 장기적으로 헤아릴 수 없는 비용을 절약할 수 있습니다.

신속 제조의 이점: CNC 가공

CNC 가공은 밀링 헤드를 사용해 단단한 소재 블록에서 지정된 설계를 깎아내는 신속 제조 공정입니다. 적층 제조와 달리 CNC는 절삭 제조의 한 형태로 간주되며, 둘 다 신속 제조 공정으로 분류되지만 각각 매우 다른 이점을 제공합니다.

• 제품을 수천 번 복제(Replicate products thousands of times) – CNC 가공의 주요 이점 중 하나는 동일한 부품을 대량 생산할 수 있는 능력입니다. 따라서 수천 번 복제해야 하는 설계가 있고 높은 반복 정밀도도 요구된다면 이 신속 제조 기술이 귀사의 니즈에 가장 적합합니다.
• 생산 유연성 향상(Increased production flexibility) – 3ERP의 CNC 가공 서비스를 이용하면 구형 기계를 사용할 때보다 훨씬 높은 생산 유연성을 얻을 수 있습니다. 게다가 신속 제조에 이 기술을 사용하면 동일한 모델을 반복 생산할 때 지속적으로 높은 정밀도와 일관성을 보장합니다.
• 시제품 단계 건너뛰기(Skip the prototyping phase) – 시제품 단계를 건너뛰고 프로젝트를 최대한 빨리 시장에 출시하고 싶다면 CNC 가공 소프트웨어가 부품이나 제품의 테스트와 품질 보증 검사를 처리할 수 있습니다. 이렇게 하면 시제품 제작이 어렵고 시간이 많이 걸리는 복잡한 객체를 설계하고, 양산 전 CNC 소프트웨어 시뮬레이션을 통해 검증할 수 있습니다.
• 인건비 및 생산 시간 절감(Cut labor costs and production time) – CNC 가공의 또 다른 이점은 기술이 인간의 감독을 거의 필요로 하지 않아 기술적으로 하루 24시간 가동할 수 있다는 점입니다. 이는 인건비 절감과 제품 턴어라운드 단축을 의미합니다.

신속 제조의 이점: 진공 주조와 신속 금형

3ERP는 진공 주조와 신속 금형을 통한 신속 제조 서비스도 제공하며, 둘 다 사출 성형보다 저렴한 가격으로 금형을 신속하게 반복 제작하는 데 이상적입니다. 진공 주조 공정은 진공 챔버에 배치된 2피스 금형으로 구성되며, 용융 금속이 금형으로 끌어당겨진 후 오븐에서 고체화됩니다. 신속 금형을 사용하면 빌딩 코어와 캐비티 인서트를 개발해 기능성 최종 사용 제품을 만들 수 있습니다.

• 비교적 빠른 턴어라운드 시간(Relatively quick turnaround time) – 3ERP의 신속 제조 서비스로 진공 주조를 활용하면 설계가 아무리 복잡해도 약 2주 정도의 빠른 턴어라운드 타임을 보장받을 수 있습니다. 신속 금형도 마찬가지입니다. 고품질 알루미늄 시제품 금형 툴링, 경화강 툴링, 다양한 색상과 마감의 플라스틱 사출 성형을 생산할 수 있습니다. 신속 금형은 소량 생산과 전면 양산 모두에 최적의 선택입니다.
• 저비용 금형 및 툴링(Low cost molds and tooling) – 진공 주조를 신속 제조 도구로 사용하면 폼이나 에폭시 같은 저렴한 소재로 만든 저비용 패턴과 금형으로 이어질 수 있습니다. 3ERP의 진공 주조 서비스는 최대 20개 부품에 사용할 수 있는 실리콘 금형을 생성해 전체 비용을 궁극적으로 줄여줍니다. 마찬가지로 신속 금형을 사용하면 극도로 대량의 생산량을 빠르게 달성하는 비용 효율적인 방법이 됩니다. 예를 들어 3ERP의 알루미늄 시제품 금형 툴링을 이용한 신속 제조는 툴링 비용을 15~25% 절감하면서 사이클 타임도 40% 단축할 수 있습니다.
• 높은 반복성(High repeatability) – 3ERP의 진공 주조 서비스로 금형을 사용해 설계의 최대 25개 복제품을 만들 수 있어 생산 목적으로 높은 반복성을 제공합니다. 하지만 신속 금형이 가장 높은 반복성을 제공하며, 사출 금형을 사용해 10만 개에서 수백만 개의 동일한 설계를 제조합니다.

프로젝트에 최적의 신속 제조 공정 선택하기

모든 신속 제조 서비스가 동일하지 않습니다. 가장 일반적인 유형과 그 이점을 소개합니다.

컴퓨터 지원 제조(CAM)

신속 시제품 제작은 목재 가구부터 항공기 부품까지 모든 것의 생산을 촉진하는 저렴한 방법이 되었습니다. 소규모 기업도 시제품부터 최종 제품 개발까지 신속 제조, 즉 컴퓨터 지원 제조(CAM)에 투자할 수 있을 만큼 저렴해졌습니다. 적층 제조는 몇 가지 기본 형태로 제공되며, 모두 전통적인 절삭 제조 공정보다 적은 폐기물을 배출합니다. 전문 모델링 소프트웨어를 사용해 기술자가 기계를 프로그래밍하여 컴퓨터 화면의 시각적 모델을 정확하게 렌더링한 물리적 모델을 생산할 수 있습니다.

광경화성 수지 적층 조형(SLA)

광경화성 수지 적층 조형(SLA)은 가장 빠르고 저렴한 신속 제품 시제품 제작 방법 중 하나입니다. 단순한 부품은 몇 시간 내에 프린팅할 수 있습니다. 액체 폴리머가 레이저 빔에 의해 형성되며, 시제품 설계를 층층이 추적합니다. 각 후속 층은 이전 층에 부착되어 3차원 객체를 형성합니다. 이 광중합 공정으로 생성된 모델은 설계의 형태와 기능을 테스트하는 데 사용될 수 있습니다. 1984년 최초 특허를 받은 SLA는 일반 시제품 제작과 의료용 해부학적 모델링(MRI와 CT 스캔을 사용해 인체 부위 재현)에 활용됩니다.

압출 적층 모델링(FDM)

압출 적층 모델링(FDM)은 왁스와 폴리카보네이트로 만든 시제품 부품을 형성하는 데 사용되지만 SLA만큼 디테일을 내지는 못하는 경우가 많습니다. 연속된 필라멘트 형태의 용융 열가소성 소재가 코일을 통해 프린터 압출 헤드로 공급되어 노즐을 통해 평판 위로 강제로 배출됩니다. 컴퓨터 제어 하에 기계 헤드가 2차원으로 움직여 부품의 각 층을 형성합니다. 취미용으로 FDM을 자주 사용하지만 제조사들도 내열성과 강도 높은 기능 테스트를 견뎌야 하는 부품 제작에 사용합니다.

선택적 레이저 소결(SLS)

선택적 레이저 소결(SLS)은 SLA와 같은 적층 공정이지만 입자들을 융합시킵니다. 금속, 플라스틱, 세라믹 분말로 만든 시제품을 저렴하게 제작할 수 있습니다. 단점은 공정이 다소 느리다는 점이지만, 항공우주, 산업, 의료, 방위 분야에서 CNC 가공, 3D 프린팅, 스캐닝, 사출 성형 및 기타 제조 역량에 자주 사용됩니다. SLS는 소비자 제품 개발에도 활용될 수 있습니다.

전자빔 용해(EBM)

전자빔 용해(EBM)는 분말을 층층이 녹여 강하고 견고한 부품을 형성합니다. 추가 열처리가 필요 없으며 부품은 일반적으로 매우 바람직한 표면 마감을 가집니다. 부품 크기는 EBM 공정이 진공 상태에서 이루어져야 하므로 제한됩니다. 반면 종이를 베이스 소재로 선택하면 LOM(Laminated Object Manufacturing)을 사용할 수 있습니다. 종이 층은 SLA 생산 시 광중합체와 유사하게 형성됩니다. LOM 사용자는 치수 정밀도는 약간 낮아질 수 있지만 저렴하고 구하기 쉬운 소재로 시제품을 저렴하게 제작할 수 있습니다.

이것들은 시제품과 완제품을 만들기 위해 사용할 수 있는 신속 제조 공정들입니다. 각각 장단점이 있습니다. 애플리케이션에 적합한 공정이나 서비스를 사용하면 설계, 테스트, 생산 공정을 추측 없이 신속하게 진행할 수 있습니다.

신속 제조, 일반적인 산업 대기 기간을 뛰어넘다

요약

제품으로 최초 시장에 진입하고 싶으십니까? 당연히 그렇습니다. 그러면 업계를 선도할 수 있습니다. 신속 제조가 일반적인 산업 대기 기간을 어떻게 뛰어넘는지 알아보세요.

본문

속도가 경쟁력입니다. 글로벌 제조는 계속 발전하고 있으며 파티에 늦게 도착하면 뒤처집니다. 신속 시제품 제작과 소량 생산이 일반적인 산업 대기 기간을 어떻게 뛰어넘는지 알아보세요. 더 빠르게 시장에 진입해 경쟁 우위를 확보하세요.

신속 제조가 제품 수명 주기를 개선합니다

가장 먼저 출발하면 당연히 이점이 있습니다. 업계 리더가 됩니다. 다른 기업들은 귀사가 제공하는 것을 제공조차 못 합니다. 성공률이 높아집니다. 매출을 늘리고 더 나은 ROI를 얻습니다. 광학, 자동차, 의료 기기, 항공우주 산업 분야에서 경험이 있습니다. 프로젝트가 아무리 복잡해도 성공시킬 능력이 있습니다. 모든 제품에 유연한 설계 옵션을 만듭니다. 프로젝트가 빡빡한 턴어라운드 타임을 가질 수 있음을 이해합니다. 민첩하게 대응해 실시간으로 고객 니즈에 부응합니다. 빠르게 시작하면 시장 점유율을 확보할 수 있습니다. 이는 인기로 인해 제품 수명 주기를 연장할 수 있습니다.

신속 제조와 전통 제조의 공존

신속 제조와 다른 전통적 생산 방식이 크게 다르며 각각 상대방보다 뚜렷한 이점을 제공한다는 사실은 부인할 수 없습니다. 하지만 결국 기업이 내릴 수 있는 최선의 결정은 둘 다 최대한 활용하는 것입니다. 신속 제조는 시제품 제작, 소량 생산, 맞춤형 부품에 이상적입니다. 신속 제조로 설계를 반복하면 비용과 시간을 절약할 수 있고, 이는 결과적으로 양산으로 가는 더 빠르고 저렴한 길을 만듭니다.

현재 전통적 제조는 여전히 대량의 동일 설계 반복 생산에 유리합니다. 그러나 적층 제조, CNC 가공, 진공 주조, 신속 금형 전반에 걸쳐 기술 발전이 지속적으로 이루어지면서 신속 제조와 전통적 방식의 격차는 빠르게 좁혀지고 있습니다.

간단히 말해, 신속 제조는 현재 시제품 제작과 단기 생산에 이상적이지만, 진공 주조와 신속 금형은 대량 양산에도 실행 가능한 옵션임이 입증되고 있습니다.

신속 제조와 전통 제조 중 무엇을 활용해야 할지 더 알고 싶으시면 3ERP 전문가 팀에 문의하십시오.