급속 프로토타이핑을 위한 CNC 선택: 4가지 핵심 장점과 2가지 단점

이전 급속 프로토타이핑 관련 기사가 엔지니어링 및 설계 프로세스에서 급속 프로토타이핑의 장점을 이해하는 데 도움이 되었기를 바랍니다.

하지만 급속 프로토타이핑 도입을 결정한 후에도 여전히 기로에 서게 됩니다. 바로 CNC 가공과 적층 제조 중 어떤 방식을 선택할 것인가 하는 문제입니다.

이 글에서는 제품 개발 프로젝트에 CNC 급속 프로토타이핑을 활용할 때의 장단점을 다룹니다. 올바른 의사결정을 내리고 경쟁사보다 앞서 나가는 데 도움이 될 가이드가 될 것입니다.

장점 1: CNC 급속 프로토타이핑 장비의 높은 정밀도

CNC(컴퓨터 수치 제어) 장비는 오늘날 가장 정밀한 가공 기술 중 하나입니다. CNC 가공 공정의 대부분이 완전 자동화되어 있어, 사출 성형 같은 전통적인 제조 공정에서 흔히 발생하는 '인적 오류' 요인이 제거되기 때문입니다.

시제품을 제작하려는 제품 설계자는 설계의 3D CAD 모델만 생성하면 됩니다. 공작소에서는 해당 부품을 사양에 맞춰 정밀하게 제조할 수 있습니다. 이 장비들은 ±4μm의 공차로 부품을 가공할 수 있는데, 이는 대다수 프로토타이핑 요구사항을 충족하기에 충분한 정밀도입니다.

참고: 정확도 vs 정밀도 vs 공차

장점 2: CNC 가공은 빠르고 설계 수정이 용이함

CNC 장비의 자동화된 특성은 빠른 속도도 보장합니다. CNC 장비는 몇 시간 만에 시제품을 제작할 수 있는 반면, 전통적인 제조 공정은 며칠에서 몇 주가 소요될 수 있습니다.

또한 CNC 가공은 리드 타임이 짧아 엔지니어링 팀이 CNC 시제품 부품을 신속하게 테스트하고, 제품이 의도한 대로 작동하는 데 필요한 설계 변경을 즉시 적용할 수 있습니다. 짧은 리드 타임은 신제품을 빠르게 시장에 출시해 경쟁사보다 앞서 나가려는 경우 특히 중요합니다.

참고: 이송 속도 vs 절삭 속도

장점 3: CNC 장비는 다양한 고강도 소재와 호환됨

3D 프린팅 같은 적층 제조 기술은 CNC 가공과 유사하게 자동화되어 있고 3D CAD 파일을 기반으로 시제품을 제작합니다. 하지만 CNC 가공을 3D 프린팅과 차별화하는 점은 난삭성 엔지니어링 소재를 포함한 광범위한 소재와 호환된다는 것입니다.

제품 개발자는 서로 다른 원자재로 시제품을 제작했을 때 성능, 비용, 외관 간의 트레이드오프를 더 잘 이해할 수 있습니다.

표 1은 CNC 기술로 가공 가능한 일반적인 금속과 플라스틱을 보여줍니다.

표 1: CNC 가공 가능 소재

금속	플라스틱
강철	ABS
스테인리스강	테플론(PTFE)
알루미늄	PMMA(아크릴)
아연	POM(아세탈)
구리	LDPE
황동	PC(폴리카보네이트)
청동	PP(폴리프로필렌)

 

참고: CNC 가공 소재

장점 4: CNC 급속 프로토타이핑은 비용 효율적임

CNC 가공은 시제품을 제작할 때마다 별도의 새로운 공구가 필요하지 않으므로 신제품 개발의 초기 투자 비용을 절감할 수 있습니다. 이렇게 절약한 자원을 시제품 테스트, 품질 관리 등 제품 개발의 다른 중요한 측면에 투입할 수 있습니다.

참고: CNC 가공 비용

단점 1: 소재 낭비 발생

CNC 가공은 깎아내는 방식의 감산 가공 공정입니다. 원하는 시제품 부품이 나올 때까지 소재 블록에서 불필요한 부분을 제거합니다. 따라서 실제 부품에 들어가는 양보다 더 많은 소재를 구매해야 하며, 반면 3D 프린팅은 시제품을 처음부터 쌓아 올리는 방식이라 낭비가 거의 없습니다.

단점 2: 일부 형상 제약 존재

CNC 절삭 공구가 위에서 공작물에 접근하므로, 일부 특징이나 내부 형상을 가공하기 어려울 수 있습니다. 이런 경우에는 절삭 공구의 접근 제약을 받지 않는 3D 프린팅이 더 적합할 수 있습니다.

참고: CNC 가공 vs 3D 프린팅

상황에 맞는 올바른 선택 방법

CNC 가공, 3D 프린팅, 사출 성형, 우레탄 캐스팅은 만능 솔루션이 아닙니다. 그렇다면 급속 프로토타이핑 프로젝트에 가장 적합한 방식을 어떻게 선택할까요?

구조적 무결성이 우수하고 기계적 특성이 양호한 시제품을 대량으로 빠르게 제작해야 한다면 CNC 가공을 선택하세요. 반면 개념 시각화용 소량 시제품 제작에는 3D 프린팅이 더 적합합니다.

사출 성형과 우레탄 캐스팅은 CNC 가공의 구조적 무결성과 3D 프린팅의 우수한 표면 마감을 결합해 시제품을 제작합니다. 하지만 금형 비용이 높고 세팅 리드 타임이 길어 소량 시제품 제작에는 비용 효율적이지 않을 수 있습니다.

Gensun Precision Machining은 전 세계에 급속 프로토타이핑 서비스를 제공하는 선도 기업입니다. 800개 이상의 혁신 기업과 협력하며 3D 프린팅, CNC 가공, 사출 성형, 우레탄 캐스팅 등 다양한 고품질 프로토타이핑 서비스를 제공해 왔습니다. 급속 프로토타이핑 서비스 자세히 보기.