나사와 나사산은 편리한 결합을 가능하게 하여 복잡한 조립에 널리 사용되는 세계에서 가장 인기 있는 패스너 중 하나입니다. 3D 프린팅 부품의 경우 나사산은 시판 나사와 패스너를 사용할 수 있게 해주는 중요한 요소입니다. 그러나 올바른 공정 없이 3D 프린팅 나사산을 설계에 적용하는 것은 어려울 수 있습니다.
이 글에서는 3D 프린팅 나사산의 기초를 다루고, 복잡성 없이 일관된 결과를 얻을 수 있는 모범 사례를 논의합니다.
3D 프린팅 나사산의 세부 사항으로 넘어가기 전에, 업계에서 왜 3D 프린팅 나사산을 선호하는지 조명해 보겠습니다.
첫째, 3D 프린팅 나사산은 기술적 제약이 거의 없어 가장 복잡한 설계도 구현할 수 있습니다. 반면 가공이나 주조 같은 다른 방식은 복잡한 일체형 형상 제작 시 내부 소재 결함, 품질 문제 등 여러 이슈가 발생합니다.
3D 프린터는 부품을 직접 레이어별로 적층하므로 더 나은 유연성과 성능을 제공합니다. 또한 3D 프린팅 나사산은 다른 제조 방식처럼 표면에만 있을 필요가 없습니다. 다른 방식으로는 나사산 추가가 극도로 어려운 내부나 다른 영역에 숨길 수 있습니다.
앞서 언급한 장점 외에도 3D 프린팅 나사산의 또 다른 이점은 표면 마감입니다. 이 표면은 상당히 매끄러워 후처리가 거의 또는 전혀 필요하지 않습니다. 반면 주조와 가공은 연삭, 선삭 등 부품 준비를 위해 상당한 자원이 필요합니다. 그러나 적층 제조에서는 부품이 완성되면 추가 후처리가 필요하지 않습니다.
또한 3D 프린터 사용의 또 다른 이점은 정밀성, 일관성, 높은 공차입니다. 일부 애플리케이션은 민감성 때문에 이 모든 것을 요구하며, 3D 프린팅이 유일한 실행 가능한 해답인 경우가 많습니다.
3D 프린팅 나사산과 기타 부품을 사용하는 데 있어 또 다른 유리한 점은 소규모 설정에서 비용 효율적이라는 것입니다. 또한 3D 프린팅을 시제품 제작에 사용하는 것은 모든 설계 프로젝트에서 가장 중요한 단계 중 하나이며, 전통적인 가공이나 다른 방식은 많은 시간과 자원을 소모할 수 있습니다. 대신 3D 프린팅을 사용하면 시간과 상당한 자원을 절약할 수 있어 다중 반복을 용이하게 하고 전반적인 프로젝트 성능을 개선하기 위해 설계를 최적화하는 데 도움이 됩니다.
3D 프린팅 설계에 내부 및 외부 나사산을 적용하기 전에, 이 분야와 관련된 사람이라면 알아야 할 가장 일반적인 설계 용어 몇 가지를 논의해 보겠습니다.
| 용어 | 설명 |
|---|---|
| 외부 또는 내부 나사산 | 이 나사산의 유일한 차이점은 위치입니다. 내부 나사산은 표면 내부에 있어 보이지 않습니다. 반면 외부 나사산은 표면에 노출됩니다. 볼트와 너트가 완벽한 예시로, 볼트의 나사산은 외부에 있고 너트에는 내부 나사산이 있습니다. |
| 피치 (Pitch) | 나사에서 인접한 두 점 사이의 거리를 말합니다. |
| 주경 (Major diameter) | 나사의 전체 직경으로, 나사의 가장 끝단부터 중심까지의 거리입니다. |
| 소경 (Minor diameter) | 나사산 치수를 고려하지 않은 나사의 직경으로, 뿌리 직경(root diameter)이라고도 합니다. |
| 나사 축 (Thread axis) | 나사의 실린더 중심을 지나는 가상의 선입니다. |
| 뿌리 (Root) | 나사산 표면을 따라 나사 안쪽으로 파인 홈입니다. |
| 마루 (Crest) | 나사에서 중심에서 가장 먼 가장 높은 점입니다. |
| 헤드 (Head) | 나사를 회전시키는 데 사용되는 나사의 최상단 노출 부분입니다. |
| 형상 (Form) | 나사산 마루의 전체 모양입니다. 삼각형이나 육각형 프로파일이 가장 일반적입니다. |
| 테이퍼 (Taper) | 일부 나사산은 인접한 마루와 평행한 직선을 유지하지 않고 테이퍼진 나사산을 가지며, 이는 더 단단한 그립과 밀봉을 제공하는 데 도움이 됩니다. |
| 거친 나사 & 가는 나사 (Coarse & Fine Thread) | 나사산이 얼마나 떨어져 있는지를 나타냅니다. 나사산이 더 가늘수록 단위 거리당 나사산 수가 많습니다. 반대로 거친 나사는 그 반대입니다. |
| 미터 나사 (Metric threads) | SI 단위(미터법)로 거리를 매핑한 나사산입니다. |
| 인치 나사 (Inch threads) | 이 나사산의 거리는 미국 단위인 인치로 표시됩니다. |
3D 프린팅 설계에 나사산 설계를 적용하려면 세심한 정밀도가 필요합니다. 그러나 앞서 언급했듯 이 과정은 업계에서 사용하는 다른 전통적인 방식보다 더 유연하고 직관적입니다.
나사산 부품에 대한 첫 번째 질문은 사용할 소프트웨어입니다. 나사산 부품 전용 소프트웨어 패키지가 있나요? 답은 '아니요'입니다. 설계자는 동일한 소프트웨어 패키지로 3D 프린팅 부품에 나사산이나 기타 특징을 적용할 수 있습니다. 예를 들어 Fusion 360이나 SolidWorks를 사용하는 사람은 다른 프로그램으로 전환할 필요가 없습니다.
또한 기초가 더 중요합니다. 기본 용어, 그 효과, 프로젝트의 전반적인 요구사항을 아는 사람이라면 매우 간단하고 사용하기 쉬운 기능을 사용하여 설계 파일에 나사산을 쉽게 추가할 수 있습니다. 소프트웨어 프로그램에 관계없이 나사산 부품을 생성하는 기본 기능은 동일합니다. 그러나 외부 나사산이 필요한지 내부 나사산이 필요한지에 따라 단계가 약간 다릅니다.
3D 프린팅 나사산 공정은 상당히 간단합니다. 그러나 여러 고려사항 때문에 항상 쉬운 것은 아닙니다. 가장 큰 제한 요소는 크기로, 직경이 작을수록 나사산 추가가 상당히 어렵습니다.
또한 설정 가능한 최소 크기는 3D 프린터의 특성에 따라 달라집니다. 더 큰 직경의 경우 노즐이 다른 곳에 있는 동안 나사산이 식을 시간이 충분하므로 어떤 3D 프린터든 작동합니다. 마찬가지로 더 작은 직경의 경우 나중에 문제가 발생하지 않도록 미리 3D 프린터를 테스트하는 것이 좋습니다.
프린터 특성 외에도 교정과 설정도 신뢰할 수 있는 결과를 위해 중요합니다. 나사산 관련 3D 프린터 성능의 신뢰성과 일관성을 보장하기 위한 몇 가지 일반적인 지침은 다음과 같습니다.
3D 프린팅 부품에 나사산을 적용하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 최적의 선택은 애플리케이션과 프로젝트 요구사항에 따라 다릅니다. 그러나 업계에서 가장 일반적인 방법은 다음과 같습니다.
나사산을 직접 프린팅하는 것은 설계에 나사산을 적용하는 가장 효과적인 방법 중 하나입니다. 커스텀 설계가 가능하고 사용자에게 최대한의 유연성을 제공하므로 이상적입니다.
그러나 몇 가지 제한도 있습니다. 작은 직경을 직접 프린팅하는 것은 꽤 어렵습니다. 마찬가지로 나사산이 조립 및 분해의 긴 사이클을 견디지 못할 수 있습니다. 나사산이 나사를 조이거나 풀기에 충분히 강하지 않기 때문입니다.
또한 직접 프린팅은 일정 수량의 복사본이 필요한 상황에서는 실행 가능한 솔루션이 아닙니다. 그런 경우 제조업체는 추가 프린터가 필요하지만, 이는 비용 상승으로 이어집니다.
3D 프린팅이 열가소성 및 열경화성 소재에 가장 많이 사용되므로 이는 훌륭한 옵션입니다.
열가소성 부품의 경우 열압입 인서트 사용이 실행 가능한 옵션입니다. 열과 압력을 조합하여 기존 부품에 영구적으로 나사산을 추가합니다. 공정은 매우 간단하지만 납땜 인두로 가공하고 부품이 식을 때까지 기다려야 하므로 시간이 꽤 걸립니다.
열경화성 부품의 경우 접착제로 인서트를 고정하는 과정이 추가됩니다. 열가소성 소재와 유사하게 이 공정도 접착제가 경화되어 나사를 설치하기 전까지 상당한 리드 타임이 필요합니다.
이것은 3D 프린팅 설계에 나사산을 추가하는 가장 빠르고 경제적인 방법 중 하나입니다. 나사산은 우수한 고정력을 제공하며, 이를 가공하는 데 필요한 장비는 단순하고 거의 모든 작업장에서 쉽게 구할 수 있습니다. 그러나 나사산이 그리 강하지 않을 수 있고 공정 자체가 수동이라 전체 리드 타임이 늘어날 수 있습니다.
마지막으로, 아마도 가장 효과적인 접근 방식은 여러 방법을 조합하는 것입니다. 접근성이 제한된 영역에는 3D 프린팅 나사산을 추가하고 앞서 언급한 방법들을 조합하면 최상의 결과를 얻을 수 있습니다. 그러나 이러한 방법 대부분이 상당한 가공 시간을 필요로 하므로 리드 타임도 길어집니다.
제품에 3D 프린팅 나사산을 적용하거나 특정 애플리케이션을 위한 새로운 설계 조립을 테스트할 때, 올바른 제조 파트너를 갖는 것은 성능에 큰 차이를 만듭니다. 따라서 RapidDirect는 시장에서 가장 포괄적인 제조 서비스를 제공해 온 길고 성공적인 역사에 자부심을 느낍니다. 당사의 숙련된 3D 프린팅 팀은 최신 기술과 전 세계 고객과의 협업 전문성을 보유하여 가장 경쟁력 있는 가격으로 일관성과 성능을 보장합니다.
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3D 프린팅
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