3D 프린팅 또는 CNC? 올바른 제조 방법 선택

3D 프린팅 및 CNC 가공 프로토타이핑 및 소량 생산과 관련하여 가장 일반적으로 사용되는 두 가지 방법입니다. 그러나 둘 다 제조에 대한 두 가지 매우 다른 접근 방식(하나는 적층 방식이고 다른 하나는 감산 방식)을 제공하기 때문에 애플리케이션에 적합한 제조 방법을 식별하는 것은 제품 개발을 간소화하고 효율성을 높이고 궁극적으로 고품질 부품을 달성하는 데 매우 중요합니다.

이 튜토리얼에서는 3D 프린팅과 CNC 머시닝의 차이점을 살펴보고 올바른 방법을 선택하는 방법에 대한 몇 가지 팁을 공유합니다.

3D 프린팅 대 CNC

기능적인 프로토타입 및/또는 최종 부품을 생산할 때 3D 프린팅과 CNC(Computer Numerical Control) 가공은 다양한 이점을 제공할 수 있습니다. 그러나 둘 다 CAD 데이터에 의존하고 다양한 재료를 사용하지만 유사점은 여기서 끝입니다.

3D 프린팅(또는 적층 제조) 부품을 만들기 위해 3D 프린터의 빌드 플랫폼에 재료를 레이어별로 증착하여 작동하는 다양한 기술을 다룹니다. 공정 중에 도구가 필요하지 않으며 생산 시간이나 비용에 영향을 주지 않고 복잡한 부품을 생성할 수 있습니다.

CNC 가공 , 대조적으로 빼기 기술입니다. 이것은 재료의 레이어를 연속적으로 추가하는 대신 프로세스가 재료의 단단한 블록으로 시작된다는 것을 의미합니다. 그런 다음 도구를 사용하여 원하는 물체로 모양을 만들기 위해 컴퓨터 지정된 경로를 따라 블록을 칩으로 잘라냅니다.

차이점 추적

인력 요건
CNC 가공에는 다양한 복잡한 기계가 포함되기 때문에 이 공정에는 숙련된 기계 기술자가 도구를 조정하고, 절단 경로를 정의하고, 올바른 모양을 얻기 위해 부품을 재배치해야 합니다.

반대로 3D 프린팅은 자동화된 프로세스이므로 노동 집약도가 훨씬 낮습니다. 물론 파일을 인쇄할 수 있도록 준비해야 하지만(STL로 변환, 최적의 방향 정의 포함) 전체 프로세스는 30분을 넘지 않아야 합니다. 파일이 준비되고 프린터가 설정되면 부품이 완료될 때까지 개입이 필요하지 않습니다.

제작 시간
두 공정 모두 다양한 요인이 생산 시간에 영향을 미칠 수 있습니다. CNC 가공의 제조 시간은 설계 특성(크기, 재료의 종류, 벽 두께 등)과 형상의 수(예:포켓 및 구멍의 크기 및 깊이)에 따라 다릅니다. 예를 들어 작은 형상은 더 느린 절단 속도가 필요하므로 시간이 추가됩니다.

3D 프린팅의 경우 요소에는 부품의 재료 부피와 높이가 포함됩니다. 당연히 필요한 재료가 많을수록 인쇄 프로세스가 길어집니다. 일부 기능에는 지원 구조도 필요하며, 이는 인쇄 프로세스에 5%에서 15% 더 많은 시간을 추가할 수 있습니다.

비용
3D 프린팅의 추가 이점 중 하나는 복잡한 부품을 비용 효율적으로 생성할 수 있다는 것입니다. 이것이 이 기술이 금속 경량화 응용 분야에 점점 더 많이 사용되는 이유 중 하나입니다. CNC의 경우는 정반대입니다. 부품이 복잡할수록 가공 프로세스가 느려지고 관련 노력이 많아져 비용이 높아집니다.

생산 비용에 영향을 줄 수 있는 다른 요인이 있습니다. 재료 가격(CNC 및 3D 인쇄)에서 기계 수리 또는 변경 비용(CNC)까지.

부품 속성, 치수 정확도
CNC는 단단한 재료 블록에서 부품을 절단하여 작동하기 때문에 이 프로세스는 구조적으로 강력하고 치수가 정확한 부품을 생성합니다.

반대로 적층 제조의 연속적인 층별 접근 방식은 기술이 일반적으로 CNC보다 약한 부품을 생산한다는 것을 의미합니다. 금속 3D 프린팅은 특히 문제가 될 수 있으며 다공성과 같은 문제로 인해 부품 강도가 고르지 않을 수 있습니다.

물질 낭비
CNC는 나중에 재활용할 수 없는 경우가 많은 블록에서 재료를 제거하기 때문에 많은 과잉 폐기물을 생성할 수 있습니다.

3D 프린팅은 CNC에 비해 훨씬 적은 폐기물(1~3%)을 생산하며 바인더 제팅(Binder Jetting) 및 SLS와 같은 일부 기술을 통해 남은 재료를 재사용할 수 있습니다.

부품 크기
CNC 머시닝은 재료 블록으로 작업하기 때문에 비교적 쉽게 대형 부품을 제조할 수 있습니다. 대조적으로, 3D 프린팅은 더 작은 부품 및 구성 요소에 더 적합하지만 대규모 AM 시스템이 시장에 점점 더 많이 진입하고 있습니다.

후처리
CNC로 생산된 부품은 표면 조도가 우수하며 일반적으로 의무적인 후처리가 필요하지 않습니다.

3D 인쇄된 부품은 선택한 기술(지지 구조 제거, 분말 제거, 청소, 연마 등)에 따라 거의 항상 일종의 후처리가 필요합니다. 또한 부품에 따라 서포트 제거에 부품 배치의 경우 짧게는 5분에서 많게는 몇 시간이 소요될 수 있습니다.

올바른 방법을 선택하기 위한 팁

애플리케이션에 적합한 프로세스를 결정할 때 기술 간의 차이점을 고려하는 것이 중요합니다. 또한 다음 팁을 고려하십시오.

1. 생산량은 얼마입니까?
3D 프린팅이나 기계가공을 선택하는 것의 경제성은 종종 특정 사용 사례의 생산량과 생산해야 하는 부품의 수로 귀결될 수 있습니다. 소량의 부품 배치(100개 미만)가 필요한 경우 3D 프린팅을 선택하고 중형 생산(1000개 미만)을 목표로 하는 경우 CNC 가공을 고려하는 것이 현명합니다.

소량의 경우 고도로 복잡한 맞춤형 부품의 경우 기계가공을 사용하는 것보다 3D 프린팅하는 것이 더 저렴하고 빠릅니다. 장비 자체와 관련된 비용에서 숙련된 작업자에게 비용을 지불하는 것까지 CNC 가공 비용이 높습니다.

2. 여러 번의 빠른 설계 반복이 필요하십니까?
3D 프린팅은 빠른 설계 반복이 필요한 프로토타이핑 애플리케이션에 선택되는 기술입니다. 적층 기술을 사용하면 다른 프로토타입을 만들기 위해 디자인을 수정하기만 하면 됩니다. 기계가공을 사용하면 설계 수정이 훨씬 더 복잡해지고 종종 노동 집약적인 설정 및 도구 변경이 필요합니다.

3. 기하학적 복잡성이 얼마나 중요한가요?
기하학적 복잡성에 관해서는 3D 프린팅이 최고입니다. 이 기술을 사용하면 다른 제조 방법으로는 재현할 수 없는 복잡한 형상을 만들 수 있습니다. 또한 SLA(Stereolithography)와 같은 특정 기술에는 지지 구조가 필요할 수 있지만 SLS와 같은 다른 기술에는 지원 구조가 전혀 필요하지 않습니다.

3D 프린팅은 경량 구조 외에도 어셈블리를 생산하는 데 이상적입니다. 사출 금형용 등각 냉각 채널과 같이 복잡한 내부 기능이 필요한 단일 구성요소 및 부품.

4. 어떤 자료가 필요합니까?
CNC 머시닝이 보다 확립된 기술이기 때문에 금속(알루미늄, 스테인리스 스틸 및 합금 포함), 플라스틱(ABS, 나일론, 폴리카보네이트, 아크릴 및 PEEK 포함) 및 목재를 포함하여 더 넓은 범위의 호환 가능한 재료가 있습니다.

그러나 쉽게 가공할 수 없는 재료(예:금속 초합금, 티타늄 또는 유연한 TPU)가 필요한 경우 3D 프린팅이 더 현명한 옵션입니다. 3D 프린팅은 또한 열가소성 수지(ABS, PLA, ULTEM, PEEK 및 나일론 포함), 수지, 세라믹 및 금속으로 부품을 생성할 수 있습니다.

하이브리드 솔루션?

표면적으로 CNC 머시닝과 3D 프린팅은 상호 배타적인 기술처럼 보일 수 있습니다. 실제로 하나는 재료를 빼고 다른 하나는 추가합니다.

그러나 많은 경우에 두 기술은 매우 잘 작동할 수 있습니다. 이것이 시장에서 사용 가능한 하이브리드 기계의 수가 증가하고 있는 이유입니다.

CNC는 높은 치수 정확도를 달성하는 데 있어 우위를 점하고 있지만 3D 프린팅은 소량 생산을 위한 생산 비용을 절감하고 설계 자유도를 높이며 처리 시간을 단축할 수 있습니다. 두 가지 방법의 장점을 결합하여 복잡한 모양의 부품을 3D로 인쇄한 다음 더 엄격한 공차와 매끄러운 표면을 위해 가공할 수 있습니다.

궁극적으로, 귀하의 요구에 적합한 기술을 선택하는 것은 필요한 재료, 부품 복잡성, 생산량, 예산 및 일정을 비롯한 다양한 요인에 따라 달라집니다. 그러나 때로는 하나만 선택하는 것이 아닐 수도 있습니다. 하이브리드 접근 방식을 사용하면 제조 시간과 비용을 줄이는 동시에 생산 프로세스를 간소화할 수 있습니다.