금속 프로토타입:4가지 금속 래피드 프로토타이핑 방법 탐색

프로토타입은 초기 단계에서 새로운 디자인, 개념 또는 프로세스를 검증하기 위해 만들어진 물리적 모델 또는 샘플입니다. 자동차, 항공 우주, 의료 기기, 전자 및 건축을 포함한 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다.

금속 프로토타입은 우리 사회에서 자신의 역할에 대해 충분한 신용을 얻을 수 없습니다. 우리가 일상 생활에서 사용하는 모든 제품이 그것들로 시작될 정도로 매우 중요합니다. 프로토타이핑 프로세스는 새로운 아이디어의 평가와 완성 사이의 단계이기 때문입니다.

금속 프로토타입이란 무엇입니까?

금속 프로토타입은 새 제품의 샘플 또는 모델로 사용되는 개체입니다. 프로토타입을 통해 제조업체와 디자이너는 아이디어나 개념을 물리적 개체로 변환할 수 있습니다. 그런 다음 항목을 테스트, 데모 또는 추가 설계 작업을 위한 제품 개발 프로세스의 일부로 사용할 수 있습니다.

금속 프로토타입은 3D 프린팅, CNC 머시닝, 캐스팅, 판금 프로토타이핑 등을 포함한 다양한 방법을 사용하여 만들 수 있습니다. 이러한 프로토타입은 알루미늄, 탄소강, 판금, 황동, 구리, 청동이 가장 널리 사용됩니다.

금속 프로토타입의 응용 및 기능

1. 금속 프로토타입은 다양한 금속 재료의 다양한 산업 분야에서 사용됩니다. 건설 산업에서 새 건물이나 교량의 모델을 구축하는 데 사용하거나 자동차 분야에서 자동차나 트럭을 샘플링하는 데 사용할 수 있습니다.

2. 제조 공정은 또한 새로운 도구, 패스너, 전자 장치 또는 가정 용품의 프로토타입 또는 테스트 모델을 만들기 위해 액체 금속을 사용합니다.

3. 제조업체는 본격적인 제조 및 제작이 시작되기 전에 프로토타이핑 프로세스를 사용하여 새로운 도구를 테스트하고 개선할 수 있습니다. 금속 프로토타입은 개발자의 목표에 따라 다양한 형태를 취할 수 있습니다. 실제 기능 없이 단순히 제안된 개체의 물리적 표현으로 작동할 수 있습니다.

일부 프로토타입 모델은 완전한 기능을 가질 수 있으며 제안된 객체와 정확히 동일한 작업 또는 작업을 수행할 수 있습니다. 예를 들어, 새로운 휴대용 장비의 금속 프로토타입은 상세한 프로토타입을 만드는 데 사용할 수 있는 속이 빈 케이스로만 구성될 수 있습니다.

4. 금속 프로토타입은 제조업체와 설계자에게 많은 이점을 제공합니다. 제조업체가 생산을 시작하기 전에 제품을 개선할 수 있도록 설계 또는 기능을 테스트하는 데 사용할 수 있습니다. 또한 투자자나 잠재 구매자가 신제품에 대해 흥미를 갖게 하는 데 사용할 수도 있습니다.

금속 프로토타입 제작을 선택하는 이유

빠른 프로토타입을 만들기로 결정한 후 또 다른 질문이 나타납니다. 금속 프로토타입을 만들어야 할까요 아니면 플라스틱 프로토타입을 만들어야 할까요? 플라스틱과 비교하여 금속 쾌속 프로토타이핑은 몇 가지 경쟁력을 보여줍니다. 이점을 알아보려면 아래를 살펴보겠습니다.

1. 우수한 강도

스테인리스 스틸, 알루미늄, 티타늄 및 마그네슘 합금은 몇 가지 뛰어난 특성을 가지고 있으며 그 중 하나는 강도와 내구성입니다.

설계된 부품이 엄청난 열, 바람, 중량물을 견뎌야 하는 등의 극한 조건에 노출될 예정이라면 대부분의 플라스틱 부품이 그만큼 강하고 내구성이 없기 때문에 완벽한 솔루션입니다.

2. 놀라운 비용 효율성

직관적으로 우리는 플라스틱이 금속보다 저렴하다고 생각할 수 있습니다. 어느 정도는 맞습니다. 그러나 플라스틱 부품은 마모되기 쉬우므로 더 빨리 교체해야 합니다.

부품을 플라스틱 대신 금속으로 만드는 것이 비용 효율적이 되는 또 다른 이유는 독특한 구조 때문입니다. 따라서 금속 프로토타입은 경우에 따라 플라스틱보다 더 잠재력이 있고 경쟁력이 있습니다.

3. 금속 표면

금속성, 매끄럽고 밝은 표면 마감을 찾고 있다면 확실히 갈 길입니다. 또한 금속 프로토타입은 양극 산화 처리되어 부식 방지 마감 처리가 가능하지만 플라스틱 프로토타입은 도색만 가능합니다. 이것은 또한 금속 프로토타이핑을 비할 데 없이 만듭니다.

4. 다양한 응용 프로그램

소재 금속 자체가 디자인의 자유도를 높여 다양한 분야에서 활용이 가능합니다. 프로토타입과 생산 단계 모두에서 금속은 기능적 및 미적 목적 모두에서 선호됩니다.

금속 프로토타입을 만드는 4가지 방법

금속 프로토타입을 만드는 방법에는 여러 가지가 있으며 모든 동전에 양면이 있는 것처럼 방법에 따라 장단점이 다릅니다. 금속 쾌속 조형에서 이러한 기술에는 CNC 기계 가공, 금속 3D 인쇄, 판금 제작, 금속 주조 방법 및 기타 공정이 포함됩니다. 이제 각각의 기능과 기능을 살펴보겠습니다.

1. CNC 가공 금속 프로토타입

CNC 가공(컴퓨터 숫자 제어 가공)은 사전 프로그래밍된 소프트웨어에 공통 기술을 사용하여 생산 장비의 전체 ​​움직임을 제어하는 ​​컴퓨터화된 제조 공정을 말합니다.

CNC 금속 가공에 적합한 재료에는 알루미늄 합금, 구리, 강철(특히 스테인리스강), 티타늄 합금, 아연 합금 및 마그네슘 합금이 있습니다. 대중적인 제조 방법이지만 여전히 장단점을 모르는 사람들이 있습니다.

일부 CNC 기계는 X 및 Y 평면에서만 작동하는 반면 다른 기계는 3차원(X, Y, Z 평면)에서 작동합니다. 일반적으로 최고의 솔루션을 갖춘 CNC 기계 공장에서 3, 4, 3+2 및 5축 기계를 볼 수 있습니다.

주요 이점:

MOQ 없음 – CNC 가공은 금형이 필요 없기 때문에 MOQ 같은 것은 없습니다. 따라서 10개와 30개에 대한 단가는 매우 가깝습니다. 금속 부품을 소량 생산하려는 경우 CNC 가공이 완벽한 선택이 될 것입니다.

추가 자료 옵션 – 위에서 언급했듯이 금속 블록의 선택 범위는 다양합니다. 그러나 알루미늄, 강철 및 구리는 우수한 기계적 및 열적 특성을 제공하기 때문에 가장 일반적으로 선택됩니다.

고정밀도 – 의료, 항공 우주 및 로봇 산업은 종종 첨단 기술을 포함하며 현장에서 사용되는 부품은 고정밀이어야 합니다. 복잡하고 정밀하며 강력할 수 있습니다.

단점:

높은 단가 – CNC 기계로 고정밀 제작이 가능하지만 복잡한 프로젝트의 경우 시간이 많이 소요될 수 있습니다. 주조나 인쇄와 달리 양이 많으면 비용이 많이 든다. 이러한 경우 표면과 정밀도에 대한 요구사항이 없다면 CNC 가공은 권장하지 않습니다.

물질 폐기물 – 대량생산을 위한 감산제조방식으로 금속블록에서 일부 재료를 제거하여 재료낭비를 피할 수 없습니다.

2. 3D 프린팅 금속 프로토타입

적층 제조라고도 하는 금속 3D 프린팅은 디지털 모델 파일을 사용하여 금속 분말 또는 플라스틱 분말과 같은 접착 재료의 레이어를 인쇄하여 물리적 개체를 만드는 기술입니다.

제조업의 새로운 스타로 떠오른 3D 프린팅은 부가 또는 대체 기술로 기능하며 최근 급속한 성장을 누리고 있다. 일반적으로 수명 주기가 짧은 가볍고 복잡한 일회용 제품에 유용합니다.

주요 이점:

디자인의 자유 – 언더컷 및 내부 구조는 CNC 가공이 어렵기 때문에 3D 프린팅이 매우 복잡한 형상을 만드는 유일한 방법입니다. 이를 통해 디자이너와 엔지니어는 디자인 제약 없이 물리적 프로토타입을 만들 수 있습니다.

빠른 처리 시간 – 3D 프린팅은 설계의 자유를 허용하는 것 외에도 짧은 시간에 금속 프로토타입을 제작할 수 있는 또 다른 이점이 있습니다. 특히 디자인 프로젝트의 경우 제작 시간이 짧아야 할 때 적합합니다.

단점:

거친 표면 마감 – CNC 가공 부품과 비교하여 3D 인쇄된 금속 프로토타입은 덜 강하고 표면 마감이 더 거칠습니다. 거친 촉감과 울퉁불퉁한 표면을 볼 수 있습니다.

저비용 효율성 – 요즘 3D 프린팅된 플라스틱 제품이 꽤 흔하다는 것을 알 수 있지만 3D 프린팅 금속은 프린팅에 사용되는 금속 분말이 비싸다는 점에서 흔하지 않습니다. 이는 이익이 가장 중요한 비즈니스 모델에 위배됩니다.

3. 금속 주조 프로토타입

단단한 금속 주조 부품을 형성하는 과정입니다. 녹은 금속을 주형에 붓고 금속과 주형이 냉각되면 금속 부분을 주형에서 꺼내고 다음 라운드로 이동합니다.

이 프로세스는 수천 년 동안 사용되었으며 여전히 성장하고 있습니다. 인베스트먼트 주조는 복잡한 모양과 디자인으로 대량을 생산하는 저렴한 방법입니다.

기술의 발전으로 오늘날 사람들은 3D 프린팅 또는 CNC 머시닝을 통해 금형을 더 저렴하고 빠르게 프로토타입을 제작할 수 있습니다.

주요 이점:

생산 품질 – 때때로 고객이 금속 프로토타입을 위해 당사에 연락을 할 수 있지만 대량 생산을 진행할 때 금속 주조를 요청합니다. 따라서 최종 제품이 주조로 만들어지면 프로토타입이 생산 품질을 제공합니다. 당신이 지불한 가치가 있는 기능적이고 견고한 것을 얻게 될 것입니다.

크기 및 무게 – 20피트 금속 프로토타입을 제작하려는 경우 주조가 유일한 선택입니다. 너무 커서 CNC나 3D 프린팅으로 만들 가능성은 거의 없습니다. 크기와 무게는 주조에만 국한되지 않습니다. 작은 탁상용 장치부터 공장 버전의 담수 탱크에 이르기까지 모든 것을 만드는 데 사용할 수 있습니다.

단점:

비싼 금형 비용 – 나중에 사용하기 위해 금형을 예약할 수 있지만 소량 금속 프로토타입 프로젝트에는 금형 비용이 너무 높습니다. 대량 생산을 위한 기술에 가깝습니다.

거친 표면 마감 – 금속 주조 프로토타입은 표면 마감이 비교적 거칠기 때문에 더 넓은 허용 오차를 고려해야 합니다. 이것은 짝짓기 인터페이스가 있는 프로토타입에는 적합하지 않습니다.

4. 판금 프로토타입

판금 제작은 프로토타입을 만드는 또 다른 방법입니다. 판금 프로토타이핑 중에 표준 두께(보통 얇음)의 판금 제품을 책상 위에 놓고 레이저 커터가 프로그램을 사용하여 패터닝을 수행합니다.

다음으로 형상 요구 사항에 따라 회전, 굽힘, 펀칭 및 용접을 포함한 다양한 성형 공정이 수행됩니다. 판금 프로토타입은 인클로저, 케이싱 및 구조 프레임에 적합합니다.

주요 이점:

비용 효율적 – 빠른 처리 시간으로 인해 판금 프로토타이핑은 좋은 품질의 부품을 제공하는 금속 가공 방법입니다.

교체 가능- 판금의 가장 큰 장점 중 하나는 교체가 가능하다는 것입니다. 여러 구성 요소를 조립에 활용하는 경우 개별 부품을 제거하고 새 부품으로 교체할 수 있습니다. 이렇게 하면 비용, 특히 새로운 변경 사항이나 조정이 필요한 부분을 절약할 수 있습니다.

생산 품질 – 프로토타입은 설계와 최종 제품 사이의 단계이므로 제품을 테스트하려면 생산 품질이 중요하며 판금 프로토타입은 일반적으로 최종 제품 품질입니다.

단점:

제한된 디자인 자유 – CNC나 3D 프린팅과 달리 판금 프로토타이핑은 디자인의 자유도가 높지 않습니다.

넓은 치수 공차 – 다른 금속 가공 방법에 비해 판금 프로토타이핑은 치수 공차를 좁힐 수 없습니다.

요컨대, 빠른 처리 시간과 저렴한 비용이 필요한 경우 3D 프린팅이 최상의 선택입니다. 그러나 높은 정확도나 복잡한 형상이 필요한 경우 CNC 가공이 더 나은 선택입니다. 금속 주조 및 판금 프로토타이핑은 크거나 복잡한 부품에 적합한 옵션입니다. 어떤 방법을 선택하든 자격을 갖춘 프로토타입 제조업체와 협력하여 최상의 결과를 얻으십시오.

메탈 래피드 프로토타이핑을 위한 6가지 주요 고려사항

1. 재료 속성 :금속으로 시제품을 제작할 때 재료의 기계적, 물리적 특성을 고려하는 것이 중요합니다. 금속마다 강도와 밀도가 다릅니다.

금속 쾌속 조형을 위한 재료는 CNC 기계, 금속 레이저 소결 직접 소결, 레이저 절단 또는 인쇄 부품을 사용하여 완벽하게 설계하여 생산할 수 있습니다.

2. 가공성 :금속의 가공성은 공작기계를 사용하여 절단하거나 성형할 수 있는 능력을 말합니다. 일부 금속은 다른 금속보다 기계가공성이 높아 원하는 형태로 더 쉽게 성형할 수 있습니다.

3. 도구 :금속 프로토타입을 제작하기 위해서는 특별한 툴링이 필요합니다. 이 도구는 비싸고 쉽게 구할 수 없습니다. 프로토타이핑을 위한 금속을 선택하기 전에 툴링의 비용과 가용성이 문제인지 고려하는 것이 중요합니다.

4. 표면 마감 :금속 부품의 표면 마감은 프로토타이핑 시 중요한 고려 사항이 될 수 있습니다. 일부 금속은 다른 금속보다 표면 마감이 거칠기 때문에 프로토타입의 모양과 기능에 영향을 미칠 수 있습니다.

5. 비용 :프로토타입의 모양과 빼기 또는 추가 프로세스 특성이 리드 타임을 정의하므로 복잡한 디자인에는 더 많은 시간이 걸립니다. 금속으로 프로토타이핑하는 비용은 특히 특수 공구가 필요한 경우 상당한 비용이 소요될 수 있습니다. 신속한 프로토타이핑을 위한 금속을 선택하기 전에 재료 및 제조 비용을 고려하는 것이 중요합니다.

6. 수량 및 예산 :귀하의 예산과 위에서 언급한 적절한 방법에 따라 대량 생산의 양을 조정할 수 있습니다.

결론

결론적으로 금속 프로토타입은 제품 개발 과정에서 중요한 단계입니다. 이를 통해 제조로 이동하기 전에 디자인을 테스트하고 필요한 변경을 수행할 수 있습니다.

또한 잠재적인 문제를 조기에 식별하여 비용과 시간을 절약할 수 있습니다. 금속 프로토타입의 이점을 이해하면 제품 개발 프로세스를 최대한 효율적으로 수행할 수 있습니다.

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