제조공정
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프로토타입 제작은 디자인의 외관과 기능을 평가하는 데 도움이 되므로 제품 개발의 주요 단계 중 하나입니다. 전통적인 가공 방법을 사용하여 이 공정을 수행하는 것은 비용과 시간이 많이 소요됩니다. 그러나 CNC 프로토타입 가공을 이용하면 저렴하고 비교적 짧은 기간에 프로토타입을 제작할 수 있습니다.
이 기사에서는 프로토타입 가공에 대해 논의하고 CNC 프로토타입 가공의 다양한 응용 분야, 고려 사항 및 프로세스 팁을 검토할 것입니다.
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프로토타입 가공은 CNC 기계를 사용하여 신속하게 프로토타입을 제작하는 데 사용되는 프로세스입니다. 생산 배치는 일반적으로 소규모이며 최종 제품의 시각적, 기능적 표현을 제공하는 것을 목표로 합니다. 즉, 프로토타입 가공은 디지털 디자인이 물리적으로 어떻게 나올지 결정합니다.
프로토타입 가공을 사용하면 제조업체가 대규모 생산을 시작하기 전에 설계 결함을 발견하고 제거하는 것이 더 쉬워집니다. 제품 개발의 이 단계에서 결함을 제거하면 생산 비용을 효율적으로 만드는 데 도움이 됩니다.
몇 가지 이유 때문에 CNC 가공이 프로토타입 제작에 이상적인 프로세스가 되었습니다. 첫째, 이 프로세스는 공작물과 절삭 공구의 이동을 감독하는 컴퓨터 제어를 사용하므로 높은 수준의 정확성과 정밀도를 제공합니다. 이러한 컴퓨터 제어 방식은 디자인의 모든 각도를 고려하여 생성된 프로토타입이 복제품인지 확인합니다.
CNC가 프로토타입 제작에 좋은 또 다른 이유는 속도입니다. 이는 제조업체와 제품 개발자가 공차와 금형이 준비될 때까지 몇 달을 기다려야 하는 사출 성형과 같은 공정과는 상당히 다릅니다.
CNC 시스템을 사용하면 프로토타입 제작은 최종 제품의 3D CAD 모델을 만들고 이를 CAM 파일로 변환하는 것부터 시작됩니다. CAM 파일에는 프로토타입 제작 과정에서 CNC 기계의 움직임을 제어하는 G 코드가 포함되어 있습니다.
제조업체가 사용할 수 있는 다양한 프로토타입 CNC 가공 작업이 있습니다. 디자인을 위해 선택된 특정 작업은 디자인 사양 및 사용된 재료를 포함한 여러 요소에 따라 달라지는 경우가 많습니다.
다음은 일반적인 CNC 프로토타이핑 가공 작업입니다.
이 작업에는 밀링 머신을 사용하여 프로토타입을 만드는 작업이 포함됩니다. CNC 밀링 공정은 기계가 공작물에서 재료를 절단하여 다양한 형상의 CNC 밀링 프로토타입을 생성하는 감산 공정입니다. 밀링 머신에는 다지점 절단 도구가 있으며, 각 절단 지점은 회전하면서 가공물에 다양한 모양과 길이의 날카로운 절단을 만듭니다.
공작물에 적용된 절단 깊이와 유형 및 기계에서 사용되는 축은 설계의 복잡성에 따라 달라집니다. 더 높은 절단 정밀도를 위해 밀링 머신에는 움직임을 향상시키는 추가 축도 있습니다.
이 과정에는 선반 도구와 터닝 머신을 사용하여 프로토타입을 만드는 과정이 포함됩니다. 이 도구는 상세한 프로토타입은 물론 원통형 기능을 갖춘 최종 제품을 만드는 데 사용하기에 이상적입니다. 이 가공 작업에서 선반 절단 도구는 고정되어 있는 반면 공작물은 그에 가깝게 회전합니다.
밀링 머신과 달리 터닝 머신은 단일 지점 절단 도구를 사용하여 원통형 부품을 생성하여 바 스톡에서 재료를 제거합니다. CNC 선삭은 프로토타입 외부의 선형 형상은 물론 내부 가장자리의 슬롯, 스레드 및 테이퍼를 만드는 데 이상적입니다.
이는 기존 작업보다 더 많은 축을 사용하므로 복잡한 사양의 프로토타입 제작에 이상적인 보다 다재다능한 고속 프로토타이핑 작업입니다. 여기에는 4축, 5축, 최대 9축 기계가 있습니다. 또한 기계에서 고려하는 축 수가 많을수록 높은 공차와 어려운 기계 부품을 제공할 수 있는 능력이 높아집니다.
프로토타입에 CNC 공정을 선택할지 여부와 관련하여 CNC 가공을 통해 프로토타입을 제작할 때의 몇 가지 이점은 다음과 같습니다.
CNC 가공은 높은 정밀도, 공차 및 정확성으로 프로토타입 생산을 용이하게 합니다. 이러한 정밀도와 정확성은 절단 도구의 움직임을 컴퓨터로 제어할 수 있기 때문에 가능합니다.
가공 공정이 정확하고 정밀하기 때문에 제작된 프로토타입의 오류나 결함은 일반적으로 설계 자체에서 발생합니다.
신속한 프로토타이핑을 위한 CNC는 단일 또는 소규모 배치로 이루어지므로 제조업체는 제품을 시각적으로나 기능적으로 평가할 수 있습니다. 소규모 배치 생산은 제조업체나 제품 개발자를 재정적 파탄으로부터 보호하는 안전 장치입니다. 제조사가 평가 과정에서 결함을 발견하더라도, 본격적인 생산 이후 결함을 발견하는 것에 비해 손실은 최소화됩니다.
CNC 프로토타이핑은 높은 수준의 반복성을 가지고 있습니다. 즉, 특정 완제품을 제조하는 데 사용된 것과 동일한 프로세스와 디자인을 사용하면 해당 제품의 복제품이 생산됩니다.
또한 CNC 프로토타이핑 기계는 얼마나 많은 사본이 생산되는지에 관계없이 일관되고 원본 디자인을 정확하게 모방합니다. 이는 여러 번 반복한 후에 금형의 가치가 떨어지면서 디자인이 미세하게 변경되는 사출 성형과 같은 다른 프로토타입 제작 공정과는 상당히 다릅니다.
3D 프린팅 및 사출 성형과 같은 재료 제조 및 가공 프로세스의 수에는 제한이 있지만 CNC 프로토타이핑은 더 많은 다양성을 제공합니다. CNC 프로토타입을 사용하면 플라스틱, 목재부터 가장 강한 금속 프로토타입에 이르기까지 다양한 재료를 가공하는 것이 가능해집니다.
CNC 프로토타입 가공에 사용할 수 있는 재료 옵션에는 PS, LDPE, HDPE, PC, PP, PMMA, POM, PAGF, PCGF, ABS 및 Teflon과 같은 플라스틱이 포함됩니다.
CNC 프로토타입 가공에 이상적인 금속 및 금속 합금에는 알루미늄, 강철, 스테인리스강, 마그네슘, 티타늄, 아연, 구리, 청동 및 황동이 포함됩니다.
CNC를 사용하여 프로토타입을 제작하는 것은 금형 제작이나 기타 전제 조건이 필요하지 않기 때문에 시간을 절약해 주는 프로세스입니다. 또한 제조업체가 CAD 및 CAM 파일을 수정하고 CNC 기계를 사용하여 프로토타입을 다시 제작해야 하므로 설계 수정이 빠릅니다.
CNC 가공을 이용한 프로토타입 제작은 여전히 프로토타입을 제작하는 가장 좋은 방법 중 하나이지만 이 프로세스를 사용하는 데에는 여전히 한계가 있습니다. 다음은 이러한 제한 사항 중 일부입니다.
CNC 프로토타이핑 프로세스의 주요 제한 사항 중 하나는 내부 형상에 대한 작업이 불가능하다는 것입니다. 이는 주로 기계가 외부에서만 작동하기 때문입니다.
즉, CNC 프로토타입 가공을 이용하면 내부 부품이 포함된 프로토타입을 제작하기 어려울 것입니다. 내부 구성 요소가 포함된 프로토타입을 만들려면 내부 기하학적 구조를 더 잘 제조할 수 있도록 내부에서 외부로 작동하는 3D 프린팅과 같은 적층 제조 공정을 사용하는 것이 가장 좋습니다.
CAD 파일을 설계하고 이를 통해 CAM 파일을 생성하려면 기술적 노하우가 필요합니다. 또한 CNC 기계를 설정하고 작동하려면 약간의 전문 지식이 필요합니다. CNC 프로토타이핑에는 테스트 절차에 대한 지식, 혁신적인 접근 방식, 경험 및 창의적인 비전이 필요합니다.
또한 CNC 가공을 수행하는 모든 제조업체가 교육 없이 CNC 프로토타입을 만들 수 있는 것은 아닙니다. 이것이 바로 CNC 프로토타입 가공 작업을 프로토타입 업계에서 다년간의 경험을 가진 WayKen과 같은 전문가에게 아웃소싱하는 것이 종종 권장되는 이유입니다.
CNC 가공은 프로토타입 제작 또는 생산 공정 중에 공작물에서 재료를 제거하여 절삭 가공 공정으로 만듭니다. 결과적으로, 제조 과정에서 소모되는 재료의 양이 늘어나면 재료비가 증가합니다.
또한 첫 번째 시도에서 프로토타입이 이상적일 가능성이 거의 없기 때문에 재료 낭비와 관련 비용이 추가됩니다. 또한 소량 생산된 프로토타입을 판매할 가능성이 거의 없기 때문에 기술 요구 사항을 모두 충족하더라도 여전히 재료 낭비로 간주됩니다.
CNC 프로토타입 가공 중에 발생하는 재료 비용으로 인해 SLS 3D 프린팅보다 프로세스 비용이 훨씬 더 비쌉니다. 또한 프로토타입 제작에서는 비용 최적화보다는 세부 사항에 중점을 두는 경우가 많기 때문에 가격이 천정부지로 치솟는 경우도 있습니다.
그러나 프로토타입의 정밀도와 정확성이 더 높고 재료의 범위가 더 넓기 때문에 가격이 그만한 가치가 있는 경우가 많습니다.
CNC 프로토타입 가공은 모든 산업 분야에서 폭넓게 수용되는 하나의 프로토타입 제작 프로세스입니다. 그러나 일부 산업에서는 다른 산업보다 이 프로세스를 더 많이 사용합니다. 다음은 이러한 산업 중 일부입니다.
자동차 산업에는 정밀도가 높고 공차가 엄격한 부품과 모델이 필요합니다. 이러한 부품은 대개 브레이크와 기어부터 서스펜션 부품, 심지어 휠까지 다양합니다. 이러한 모든 부품은 차량의 안전을 보장하기 위해 극도로 엄격한 공차를 요구합니다.
이 업계에서는 이러한 프로토타입을 제작하여 차량에 장착하여 대량 생산 전에 제대로 장착되고 작동하는지 확인합니다. CNC 프로토타입 가공 없이는 원하는 사양에 일관되게 맞는 자동차 프로토타입을 개발하기 어려울 것입니다.
이 산업에는 미세한 정밀도와 정확성을 갖춘 부품과 장비가 필요합니다. 의료 산업은 또한 금속 및 플라스틱으로 만든 부품에 대한 요구 사항을 충족하는 CNC 프로토타입 가공이 제공하는 재료 선택의 다양성을 누리고 있습니다.
또한, 의료기술의 발달로 인해 보철물, 생검관, 수술용 가위, 임플란트 홀더 등 가장 엄격한 공차가 요구되는 부품이 요구되고 있습니다. CNC 가공 공정은 이 업계에 높은 정밀도와 정확성을 갖춘 고품질 기능성 프로토타입을 제공합니다.
이 산업에서는 두 가지 주요 목적으로 CNC 프로토타이핑 기술을 사용합니다. 첫째, 높은 정밀도와 정확성을 갖춘 부품을 개발합니다. 또 다른 이유는 이러한 부품의 성능과 항공우주 산업의 기타 혁신 기능을 테스트하여 항공기가 비행할 때 이러한 부품이 고장나지 않도록 보장하는 것입니다. CNC 프로토타입 가공을 사용하여 제작되는 항공기 부품에는 매니폴드, 부싱, 에어포일 등이 포함됩니다.
연구개발부서(R&D)에서는 주로 군수산업에서 이 기술을 활용하고 있다. 군사 R&D에서는 CNC 프로토타입 가공을 사용하여 군용 차량, 항공기 및 기타 부품을 생산합니다. 그들은 사용된 재료의 경도에 관계없이 부품의 신속한 생산을 촉진하기 때문에 이 공정에 의존하고 있습니다.
CNC 프로토타이핑은 대량 생산 전에 부품이 요구 사항과 정밀도를 충족하는지 확인하기 위해 제조업체에서 사용하는 신뢰할 수 있는 방법입니다. 귀하의 디자인을 CNC 프로토타입으로 제작하고 싶으십니까? 다음은 몇 가지 팁입니다.
복잡한 디자인이 좋은 아이디어처럼 들릴 수도 있지만 일반적으로 그렇지 않습니다. CNC 프로토타입 가공에 관해 주의할 점은 복잡성이 높을수록 CNC 가공 비용이 높아진다는 것입니다. 비용 외에도 여러 각도와 언더컷이 필요한 설계를 위해 기계를 설정하는 데 시간이 오래 걸리고 결과적으로 개발 시간이 늘어납니다.
따라서 복잡한 설계로 인해 개발 시간이 늘어나 제품 개발 비용과 출시 시간이 늘어납니다.
기본 공차는 특정 재료를 수년 동안 작업한 후에 얻은 모범 사례인 경우가 많습니다. 더 엄격한 공차를 달성하려면 특수 절단 도구와 추가 고정 장치가 필요할 수 있으며 이는 생산 비용에 영향을 미칠 수 있습니다. 설계 작업을 하는 숙련된 엔지니어에게 제품 프로토타입에 이상적인 공차 수준을 결정하도록 하는 것이 가장 좋은 경우가 많습니다.
가공 절차는 회전 방식으로 작동하므로 프로토타입 CNC 가공 중에 가공되는 절삭 공구 또는 가공물의 축 특성을 고려하십시오. 대부분의 절삭 공구는 절삭 길이가 제한되어 있으며 원형입니다. 따라서 도구의 기하학적 구조는 모든 절단 작업에 영향을 미칩니다.
더욱 중요한 것은 노련한 CNC 프로토타이핑 전문가와 협력해야 한다는 것입니다. 프로세스 간소화에 집중하여 고품질 프로토타입을 제작할 수 있기 때문입니다. 전문가는 또한 원하는 프로토타입 설계를 제조하는 데 필요한 가공 공정의 기하학적 제약도 고려합니다. 경험이 풍부한 프로토타입 제조업체가 없으면 CNC 가공을 사용한 프로토타입 개발의 이점을 누리기가 어려울 것입니다.
두 프로토타입 모두 최종 제품의 시각적 표현을 제공하지만 서로 상당히 다릅니다. 다음은 두 가지 유형의 프로토타입을 비교한 것입니다.
사출 성형 프로토타입의 부품 공차 범위는 ±입니다. 0.1~0.7mm. 사출 성형 프로토타입으로 얻을 수 있는 공차 수준이 낮은 이유는 사출 후 수축 때문입니다.
반면에 CNC 기계 프로토타입의 공차 수준은 ± 0.01mm로 매우 높아 가공 공정의 정밀성과 정확성을 입증합니다.
사출 성형 프로토타입은 일반적으로 플라스틱이나 탄성중합체입니다. 이는 프로토타입을 형성하기 위해 용융된 재료를 금형에 넣어야 하는 생산 공정 때문입니다. 반대로, CNC 가공 프로토타입은 제조업체가 선택한 재료에 따라 목재, 플라스틱 또는 금속이 될 수 있습니다.
사출 성형 공정은 정확하지만 생산된 프로토타입에는 뒤틀림, 싱크 마크, 플로우 라인, 웰드라인, 진공 샷, 짧은 단락 및 제트팅과 같은 사소한 결함이 있을 수 있습니다. 이러한 결함은 사출 성형 프로토타입의 외관에 부정적인 영향을 미칩니다.
반면, CNC 가공 프로토타입은 공정 중에 사용되는 광범위한 도구 덕분에 표면 마감이 더 좋습니다.
둘 다 프로토타입 프로세스이지만 제공되는 방법과 솔루션이 서로 상당히 다릅니다. 또한 두 프로세스 모두 장점, 약점 및 이상적인 시나리오가 있습니다. 그러나 이 기사에서는 두 프로세스를 비교합니다.
CNC 프로토타입 가공에 비해 3D 프린팅의 재료 낭비는 상당히 적습니다. 3D 프린팅은 제조 과정에서 필요한 재료만 사용하기 때문입니다. 반면에 CNC 가공은 원하는 모양을 얻기 위해 블록에서 여분의 재료를 잘라냅니다.
CNC 공정은 3D 프린팅보다 비용이 더 많이 듭니다. 가격 차이는 CNC 기계가 최적으로 작동하는 데 필요한 액세서리 수로 인해 발생합니다. 이러한 액세서리는 고정 장치 및 절삭 공구부터 절삭유 공급 시스템까지 다양합니다.
또한 CNC 프로토타이핑 기계를 구입하는 데 드는 높은 비용은 가공 공정을 통해 생산되는 프로토타입 비용에 영향을 미쳐 훨씬 더 비싸게 만듭니다.
CNC 가공은 목재와 플라스틱부터 금속과 합금까지 다양한 재료를 지원합니다. 반면에 3D 프린팅은 가열과 개질이 용이하기 때문에 일반적으로 열가소성 수지를 지원합니다.
CNC 기계의 공차는 ±0.01mm인 반면, DMLS(Direct Metal Laser Sintering)와 같은 차세대 3D 프린팅 기술의 공차 수준은 ±0.1mm입니다. 또한 CNC 프로토타이핑 기계는 3D 프린팅으로 생산한 부품보다 더 견고한 부품을 생산합니다.
WayKen의 최첨단 기술과 20년 이상의 CNC 프로토타이핑 전문 지식을 통해 CAD 모델을 최적으로 제작할 수 있습니다. 우리는 정밀 프로토타입 가공부터 전체 생산 실행까지 전문적인 원스톱 CNC 가공 서비스를 제공합니다.
풍부한 산업 가공 경험 덕분에 원하는 사양을 준수하는 업종에 관계없이 고품질의 프로토타입을 제작할 수 있습니다. CAD 파일을 업로드하기만 하면 DfM과 견적을 받을 수 있습니다.
CNC 프로토타입의 재료는 무엇인가요?
CNC 프로토타입의 재료는 청동, 아연, 마그네슘, 티타늄, 구리, 황동, 스테인리스강, 알루미늄 등의 금속입니다.
아크릴, ABS, PP, 나일론, PC, 테플론, HDPE, LDPE 및 PVC는 CNC 프로토타이핑에 적합한 플라스틱 소재의 예입니다.
CNC 프로토타입 가공보다 더 나은 프로토타입 제작 옵션이 있나요?
내구성이 뛰어난 프로토타입을 원한다면 CNC 프로토타입 가공이 가장 좋은 옵션 중 하나입니다. 그러나 작업에 필요한 재료, 원하는 프로토타입의 구조적 견고성, 기타 몇 가지 기준은 프로토타입 제작 프로세스를 선택하는 결정에 중요한 역할을 합니다.
CNC 프로토타입 제작 비용에 영향을 미치는 요인은 무엇인가요?
CNC 프로토타이핑 비용에 영향을 미치는 요소에는 설계 복잡성, 공차 및 재료 선택이 포함됩니다. 다른 요인으로는 사용된 CNC 기계 유형과 선택한 표면 마감 옵션이 있습니다.
제조공정
스프링은 에너지를 저장하는 데 사용되는 장치입니다. 하중에 노출되면 에너지가 하중에서 스프링으로 전달됩니다. 그러나 모든 스프링이 기계적 작동 방법을 사용하는 것은 아닙니다. 그들 중 일부는 가스를 사용합니다. 가스 스프링으로 알려진 이 제품은 압축 가스를 사용하는 것이 특징입니다. 부하에 따라 로드를 위아래로 움직이는 가스가 채워진 실린더가 특징입니다. 가스 스프링과 작동 방식에 대해 자세히 알아보려면 계속 읽으십시오. 가스 스프링이란 무엇입니까? 가스 스프링은 압축 가스를 사용하여 에너지를 저장하는 스프링 유형입니다. 그들은
UR(Universal Robots)의 로봇을 처음 보면 첨단 산업용 로봇이라기보다 프로토타입에 더 가까워 보일 수 있습니다. 전 세계 산업 단지에서 작동하는 크고 건장한 기존 로봇과 달리 Universal 로봇은 사람이 너무 가까이 다가가도 부상 위험 없이 사람과 함께 또는 사람 주위에서 작업하도록 설계된 날렵하고 다재다능한 모델입니다. Universal Robots는 협업 기술을 사용하여 규모에 관계없이 작업 기반 비즈니스에 도움이 될 수 있으며 이러한 로봇을 모든 생산 수준에서 사용하여 생산성을 높이고 부상을 줄이며 사기를