시제품에서 양산까지: 원활한 산업 설계를 위한 전문 가이드

오늘날 21세기 설계에서 시제품은 조립의 불완전성을 확인하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 특히 대량 생산 개발에서 더욱 그렇습니다. 시제품 제작은 중요한 의사결정, 사고, 접근 방식을 촉발하는 작동 모델을 보여주며 산업 개발로 가는 밝은 길을 안내합니다.

시제품 개발의 완전한 공정은 먼저 CNC 가공이나 3D 프린팅으로 설계 검증을 시작하고, 그 다음 CNC나 진공 주조를 통한 저량 사출 가공으로 기계적, 기능적 성능을 더 테스트하는 것입니다. 이는 대부분의 설계자가 제품을 위해 따르는 일반적인 시제품 제작 방식입니다. 시장 수용성과 소비자 만족도 검증을 위한 더 많은 수량 검증 방식인 저량 사출 성형이라는 시제품에서 양산으로 가는 또 다른 방법도 있습니다.

먼저 시제품 제작을 이해하려면 시제품과 양산의 차이를 알아야 합니다.

1. 시제품과 양산의 주요 차이점

- 재료: 시제품의 경우 재료가 포드(pod) 형태와 시트 형태인 반면, 양산의 경우 플라스틱 재료가 과립 형태입니다. 시제품 재료의 성능은 좋지 않아 시제품용으로만 사용할 수 있으며 수명이 짧습니다. 예를 들어 초음파 용접이 필요한 경우 시제품 재료는 용접 강도를 견디지 못해 쉽게 파손되며, 이런 목적에는 양산 재료를 선택해야 합니다.

- 공정: 시제품 가공의 경우 공정은 일반적으로 CNC 가공, 진공 주조, SLA, SLS 또는 3D 프린팅으로, 이러한 공정은 제품을 매우 빠르게 만들 수 있으며 리드 타임이 3~5일조차 가능합니다. 제품은 실제 제품과 동일하게 다양한 색상과 마감도 적용할 수 있습니다. 하지만 양산의 경우, 예를 들어 플라스틱 양산은 툴링을 사용한 사출만 가능합니다. 툴링에는 신속 툴링이 있어 1,000개 이하의 저량 생산이나 100~500개조차 가능하며, 툴링으로 만든 최종 제품은 소비자 사용에 부합합니다. 즉, 툴링으로 만든 제품은 우리 일상에서 사용하는 것과 같은 제품입니다.

- 저량: 수량 1을 저량이라고 부를 수 있나요? 우리에게는 가능합니다. CNC 가공은 1개 단위조차 가공할 수 있으며, 2개 또는 100개 같은 더 많은 수량도 가능합니다. 양산의 경우 100개 또는 10만, 20만 개 같은 더 큰 수량도 생산할 수 있습니다.

2. 제품을 시제품에서 양산으로 전환하는 방법

현재 양산용 툴을 제작하는 2개 프로젝트를 진행 중인데, 그중 하나는 VR입니다. 작년 이 2개 프로젝트가 처음 시제품을 만들 때, 내가 만든 많은 시제품이 언젠가 우리 회사에서도 양산으로 이어질지 몰랐습니다. 고객이 첫 단계부터 제품을 잘 아는 공급업체를 원한다고 말했고, 그러면 큰 문제 없이 양산 부품을 생산할 수 있을 거라고 믿는다고 했습니다. 이 2개 프로젝트를 통해 시제품 제작부터 양산까지 원스톱 서비스의 능력이 얼마나 중요한지, 그리고 시제품에서 양산으로 제품을 전환할 때 같은 제조업체를 선택하는 것이 얼마나 중요한지 이해하게 되었습니다.

시제품 단계란?

시제품 단계에서 CNC 가공은 0.4mm보다 큰 모든 두께를 생산할 수 있으며, 너무 두꺼운 벽으로 인한 수축 문제에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 언더컷의 경우 플라스틱을 분할 가공 후 접착할 수 있고, 금속은 EDM으로 처리할 수 있습니다. 나중에 시제품 단계가 완료되고 양산 단계로 넘어갈 때 많은 요소를 고려해야 합니다. 소재의 수축률은 DFM(생산성 설계) 시 중요한 요소이며, 인서트, 게이트, 파팅 라인, 드래프트 앵글 등은 시제품에서는 걱정할 필요가 없지만 툴링에서는 툴 제작 전에 해결하는 데 많은 시간을 들여야 하는 문제들입니다.

3. 시제품에서 양산으로의 전환 시 고려사항

- BOM(자재 명세서): 시제품의 BOM은 맞춤 부품일 수 있습니다. 예를 들어 자석이나 나사 같은 경우 시제품 엔지니어가 특수 형태로 만들 수 있지만, 양산의 경우 비용 절감을 위해 시장에서 매우 저렴하게 구할 수 있는 표준 부품으로 수정하는 것이 좋습니다. 따라서 BOM의 항목이나 재료에 차이가 생깁니다.

- 툴링: 금속이나 플라스틱으로 양산 작업을 한다면 제품에 툴이 필요합니다. 이는 제조업체가 제품을 만들기 위해 먼저 제작해야 하는 맞춤 금형입니다. 작은 부품의 경우 $1,000부터 큰 부품의 경우 $20,000까지 툴 비용이 듭니다. 이 금액을 지출하면 금형은 귀하의 소유가 되어 금형 수명이 다할 때까지 더 많은 제품을 생산하는 데 사용할 수 있습니다.

- 품질: 이것은 양산 시 많은 고객이 생각할 주요 우려사항 중 하나입니다. 일반적으로 T1 샘플 확인 후 문제없고 FAI(초도품 검사) 수량이 검사를 통과하면 양산 사출 공정이 시작됩니다. 툴링 사출 중에는 IPQC(공정 중 품질 관리), 출하 전에는 OQC(출하 전 품질 관리)가 있어 양산 시 품질 문제를 합리적인 방식으로 모니터링하여 큰 결함 발생을 방지할 수 있습니다.

4. 제품 개발 계획에서 시제품 제작의 장점

신속 시제품은 제품의 외관, 외양을 검토하거나 부품이나 조립품이 다른 부품과 어떻게 관련되는지 추가 연구하는 데 자주 사용됩니다. 시제품 제작은 목표 제조 공정으로 제작되지 않을 수도 있습니다. 예를 들어, 한 고객이 1.3m 알루미늄 바 1개를 CNC로 가공하고 싶었는데, 설계가 직선 형상이라 압출 금형으로 생산해야 했습니다. 그러나 첫 단계 완료 후 고객이 설계를 변경해야 해서 새로운 압출 금형을 만들어 새 부품을 생산해야 했습니다. 따라서 제품 개발 과정에서 시제품 제작은 향후 양산에서 툴링 실패를 방지하는 핵심 단계입니다.

5. 결론

우리는 초기 단계 시제품 제작뿐만 아니라 신속 툴링이나 강철 금형으로 저량 제조도 가능한 제조 원스톱 회사입니다. 공장에서 시제품 프로젝트를 추적하고 가공 중 문제가 발생하면 즉시 피드백하는 기술 프로젝트 매니저가 있습니다. 우리의 사명은 귀하의 아이디어를 가장 잘 구현하고 가장 명확한 설명을 드리는 것입니다. 우리는 분해도가 있는 솔리드 모델 파일뿐만 아니라 시제품 프로젝트를 뒷받침하는 상세 부품 도면도 제공합니다. 귀하의 비용 지출이 가치 있도록 자재 명세서도 제공하여 프로젝트 예산 내에서 진행되고 있는지 알 수 있게 해드립니다.