CNC 가공과 3D 프린팅으로 지그 및 픽스처 설계하기

지그(Jig)와 픽스처(Fixture)는 생산 현장 제조 도구로 부품 조립 간소화, 효율적 워크플로 프로세스 생성, 전반적 제조 품질 향상, 생산 비용 절감, 작업 자동화에 도움을 줍니다.

이 글에서는 지그와 픽스처의 차이점을 살펴봅니다. 지그와 픽스처는 주로 CNC 가공으로 제작되지만, 이 글에서는 불규칙하고 복잡하거나 더 작은 지그와 픽스처가 필요할 때 산업용 3D 프린팅(적층 제조)이 가공의 훌륭한 대안이나 옵션이 될 수 있는 방법도 탐구합니다.

지그(Jigs): 수동 공정 보조

제조업체는 제조 장비 내부에서 다양한 유형의 지그를 다양한 작업에 사용할 수 있지만, 본질적으로 지그는 제조 작업을 수행하기 위해 공구의 위치를 잡고 안내합니다. 드릴 부싱(drill bushing)이 좋은 예로, 공작물을 관통하는 드릴을 안내해 정확한 위치와 각도를 유지합니다. 드릴 부싱은 더 높은 품질의 작업과 제조 속도 향상을 이끌 수 있습니다.

픽스처(Fixtures): 자동화 공정 보조

제조 공구를 안내하는 대신 픽스처는 공작물을 안전한 위치, 방향, 또는 장소에 고정합니다. 일반적인 가공 예시는 CNC 머신 내부에 원자재 블록을 클램핑하는 픽스처입니다. 픽스처는 자동화를 가능하게 하는 핵심 제조 도구입니다. 자동차 조립 라인은 용접과 조립 공정을 통해 자동차를 고정하고 이동시키는 픽스처 덕분에 가능합니다. 또한 광학 및 레이저 스캔으로 제조 품질을 평가하기 위해 제품을 제자리에 고정하는 데도 자주 사용됩니다. 실제로 픽스처가 개입되지 않은 자동화 산업 공정을 찾기란 어렵습니다.

지그와 픽스처 결합

지그와 픽스처를 함께 사용하면 제품이 제대로 기능하는 데 필요한 제조 정밀도를 달성할 수 있습니다. 예시? 문, 캐비닛, 선반을 고려해 보세요. 문손잡이, 래치, 경첩 구멍은 정밀한 배치와 드릴링 안내가 필요합니다. 캐비닛의 더브테일 컷이나 캐비닛 측면의 선반 구멍도 마찬가지입니다. 지그와 픽스처 없이는 책이 선반에서 미끄러지고, 서랍이 부실하며, 문이 제대로 닫히지 않습니다.

언급했듯 가공이 지그와 픽스처 제작에 가장 일반적인 제조 공정입니다. 설계 고려사항과 가이드라인에 대해 프로토랩스는 ±0.005인치(0.127mm) 공차를 유지할 수 있습니다.

마지막으로 모든 지그와 픽스처가 금속일 필요는 없습니다. 많은 경우 플라스틱이 비용을 절감하고 성능 요구사항을 충족할 수 있습니다.

지그, 픽스처를 위한 3D 프린팅 옵션

가공 외에도 산업용 3D 프린팅도 지그와 픽스처에 실행 가능한 옵션이 될 수 있으며, 금속과 플라스틱 모두 가능합니다. 이는 지오메트리가 너무 복잡하거나 가공 비용이 많이 들 때 특히 그렇습니다. 핵심은 특정 애플리케이션에 더 적합한 기술을 선택하는 것입니다.

일반 원칙: 3축 CNC 가공이 가능하다면 가공해야 한다. 가공된 픽스처는 보통 더 우수한 표면 마감, 더 강한 소재, 더 높은 정확도를 가집니다. 저량 생산 런의 경우 비용과 리드타임이 3D 프린팅과 거의 같습니다.

언급했듯 3D 프린팅은 지그와 픽스처가 불규칙하거나 복잡한 형상이거나 평소보다 작을 때 유용합니다. 또한 여러 지그와 픽스처를 생산할 때 3D 프린팅으로 비용을 낮출 수 있습니다.

최근 설계 팁 중 하나에서 특정 지그/픽스처 애플리케이션에 가장 적합한 3D 프린팅 공정을 설명합니다.

플라스틱 지그와 픽스처의 경우 스테레올리소그래피(SL)는 최종 부품에서 가능한 우수한 표면 마감 덕분에 작고 복잡한 지그와 픽스처 제작에 인기 있는 옵션입니다. 선택적 레이저 소결(SLS)은 더 큰 지그와 픽스처에 더 정기적으로 사용되며, SL보다 더 강하고 내구성 있고 정확한 부품을 생산합니다. SLS는 더 큰 빌드 볼륨도 제공하지만 부품 표면이 거칠고 미세 디테일이 부족합니다. 멀티 제트 퓨전(MJF)도 지그와 픽스처 제작에 점점 인기를 얻고 있습니다. 기능성 나일론 프로토타입과 최종 사용 생산 부품을 하루 만에 제작합니다.

금속 지그와 픽스처의 3D 프린팅에는 직접 금속 레이저 소결(DMLS)이 극도로 내구성 있는 아이템을 생산할 수 있습니다. 다만 DMLS 표면은 거칠고 후처리 요건으로 인해 리드타임이 더 깁니다.

항상 그렇듯 기술 팁 관련 문의사항은 애플리케이션 엔지니어(877-479-3680 또는 ADMIN@MFGROBOTS.COM)에게 연락해 옵션 논의나 조언을 구하세요. 다음 설계 프로젝트를 오늘 시작하려면 3D CAD 모델을 업로드해 몇 시간 내에 대화형 견적을 받아보세요.