CNC 가공 vs. 3D 프린팅: 제품 설계자를 위한 필수 통찰

프로토타입을 만들거나 대량 생산을 진행하려는 제품 설계자인가요? 그렇다면 CNC 가공과 3D 프린팅 중 어느 것을 선택할지 갈림길에 서게 될 것입니다.

CNC 가공과 3D 프린팅(오늘날 가장 인기 있는 두 가지 제조 방법)은 구상하는 거의 모든 제품 설계를 제작할 수 있습니다. 그러나 각 방법은 고유한 작동 모드, 장점, 능력을 가지며 서로 다른 엔지니어링 설계 시나리오에 이상적입니다.

이 글에서는 제품 개발 프로젝트에 CNC 가공 또는 3D 프린팅을 선택하기 전에 평가해야 할 몇 가지 핵심 영역을 다룹니다. 또한 각 공정, 제작 가능 특징, 재료 적합성, 후처리 옵션에 대한 유용한 정보를 제공합니다.

공정 비교: CNC 가공 vs. 3D 프린팅

CNC 가공과 3D 프린팅은 작동 면에서 꽤 유사합니다: 3D CAD(컴퓨터 지원 설계) 모델을 컴퓨터 명령 세트로 변환하여 부품을 자율적으로 제작합니다. 그러나 이 제조 공정은 부품을 제작하는 방식에서 다릅니다.

CNC 가공

CNC 가공은 감산 제조 방법입니다. 절삭 공구를 사용하여 블록(또는 공작물)에서 재료 부분을 제거하여 원하는 부품을 만듭니다. 컴퓨터 수치 제어(CNC) 기술이 절삭 공구(및 공작물)의 이동 순서를 제어하여 원하는 부품을 만듭니다.

그림 1: CNC 가공 공정

 

3D 프린팅

3D 프린팅은 적층 제조 방법입니다. 원하는 제품을 형성하기 위해 재료를 층별로 추가하는 과정입니다. 이 공정에는 특수 공구거나 고정구가 필요하지 않습니다.

그림 2: 3D 프린팅 공정

 

형상, 최소 특징 크기, 비용 차이

CNC 가공의 감산적 특성은 최소 특징 크기 1mm로 광범위한 복잡한 형상 생성을 가능하게 합니다. 예를 들어, CNC 밀링 머신은 홀, 경사 절단, 캐비티 생성에 이상적이며, CNC 선반은 복잡한 원통형 모양에 더 적합합니다.

그림 3: CNC 밀링 부품 렌더링

 

그러나 CNC 머신으로 숨겨진 특징과 언더컷을 만드는 것은 어려울 수 있습니다.

3D 프린터는 CNC 가공의 형상 과제와 제한을 제거하여 복잡한 형상 제작을 가능하게 합니다. 그러나 대부분의 3D 프린터는 최소 특징 크기가 0.25mm~0.8mm 범위이며, 특히 대량 부품의 경우 상당한 제조 비용과 리드 타임이 발생합니다.

더욱이 제품 크기의 미세한 변화가 3D 프린팅 제조 비용을 크게 증가시킬 수 있습니다.

예를 들어, 그림 4에 표시된 100x100x100mm 큐브의 3D CAD 모델을 고려해 보세요. 이 큐브가 80x80x80mm 큐브의 두 배 부피라는 사실에 놀랄 것입니다. 결과적으로 이 대형 부품을 3D 프린팅하기로 결정하면 더 많은 원자재를 사용하고 더 작은 큐브에 비해 두 배의 비용을 지불하게 될 것입니다.

그림 4: 제품 크기 변화가 3D 프린팅 제조 비용을 크게 증가시킬 수 있음.

 

사용 가능한 재료 옵션

CNC 머신은 금속, 플라스틱, 목재, 복합재 등 다양한 재료와 호환되며, 이러한 재료가 블록으로 제공되는 한 가능합니다. 예를 들어, CNC 가공에 흔히 사용되는 재료에는 알루미늄, 스테인리스강, 황동, 티타늄, 아연 합금, 폴리카보네이트 아크릴, 폴리프로필렌, PEEK가 있습니다.

그림 5: CNC 가공 알루미늄 부품 렌더링

 

3D 프린터도 다양한 재료와 호환되지만 플라스틱(ABS, 나일론, PLA, ULTEM, PEEK), 세라믹, 광중합체에 더 흔히 사용됩니다. 알루미늄, 티타늄, 초합금 같은 금속도 3D 프린팅할 수 있지만, 3D 프린팅 금속은 저렴하게 나오지 않는다는 점을 명심하세요.

그림 6: 3D 프린팅 플라스틱 렌더링

 

표면 마감 차이

CNC 머신과 3D 프린터 모두 매우 매끄러운 표면의 부품을 생산할 수 있습니다. 그러나 부품이 다른 부품과 결합하기 위해 특별한 매끄러움이 필요한 경우 CNC 머신을 사용하여 제작하는 것을 고려해야 합니다. CNC 머신은 뛰어난 제어 범위를 가지며 엄격한 공차와 더 높은 수준의 표면 품질을 달성할 수 있게 합니다.

그럼에도 불구하고 CNC 가공과 3D 프린팅은 광범위한 표면 마감 옵션을 제공합니다. 예를 들어, CNC 가공 부품은 양극 산화, 분체 도장, 비드 블라스트, 패시베이트할 수 있습니다. 마찬가지로 3D 프린팅 부품의 표면 마감 옵션에는 도금, 비드 블라스팅, 제품을 강화하는 열처리가 포함됩니다.

그림 7: 양극 산화 알루미늄 부품 렌더링

 

그림 8: 분체 도장 마감의 CNC 가공 부품 렌더링

자세히 보기: 표면 마감 및 표면 거칠기 차트

3D 프린팅 vs. CNC 가공: 이상적인 방법 선택 방법

논의한 바와 같이 CNC 가공과 3D 프린팅은 모두 많은 유형의 부품을 제작할 수 있습니다.

그러나 Gensun에서 항상 고객에게 말하듯, 완벽한 원사이즈-핏-올 제조 방법은 없습니다. 이상적인 방법은 주로 제품 설계, 형상, 공차, 표면 마감 요구 사항에 따라 달라집니다. 응용 분야 요구 사항을 논의할 수 있는 엔지니어를 보유한 최상위 머신 샵과 협력할 것을 권장합니다.

Gensun 정밀 가공은 아시아에서 CNC 가공 및 3D 프린팅 서비스를 제공하는 선도적인 업체입니다. 고도로 숙련된 엔지니어와 기계 조작자, 최첨단 제조 기술을 보유하여 제품을 올바르게 완성합니다.

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참고: 이 기사는 2021년 6월에 처음 게시되었으며 2022년 5월에 업데이트되었습니다.