[AskMe] 미래를 프린트하다! 3D 프린팅 A to Z

3D 프린터에 대한 열기가 뜨겁습니다. 일반 프린터를 사용해서 문서를 출력하는 것처럼 3차원 형태를 가진 물건도 출력할 수 있는 3D 프린팅 기술은 미래 산업의 핵심 기술로 꼽히고 있는데요, 기술이 고도화 되며 제조, 의학, 항공, 교육, 국방 등 산업 전반에 경계를 두지 않고 응용되고 있습니다.

점차 일반 기업과 소비자도 쉽게 접근할 수 있도록 대중화되고 있지만 여전히 어렵게만 느껴지는 3D 프린터. 3D 프린팅을 직접 경험한 프로들은 어땠을까요? 이야기를 들어봤습니다.


조다혜
제조 컨설턴트 @에이팀벤처스

유상엽
마케팅 디자이너 @에이팀벤처스

함성식
하드웨어 개발 @베이글랩스

안세화
PM @닷밀

윤대현
헤드쉐프 @도우룸바이스와니예

백민건
팀장 @프론텍

 

1. 3D 프린팅, 시작해볼까요?
2. 실제 3D 프린팅 활용 사례를 소개합니다
3. 넘사벽 같은 3D 프린터! 당신을 위한 꿀팁
4. 3D 프린터가 그리는 미래

[3D 프린팅, 시작해볼까요?]

1. 3D 프린팅은 새로운 기술인만큼 처음 접근하는 게 참 낯설어요. 일반인이 이해하기 어려운 고난도 기술로 느껴지는데 어떤 프로세스로 진행되나요?

조다혜 제조컨설턴트@에이팀벤처스

“한 겹씩 쌓아 올려 물체를 만드는 3D프린팅”

3D 프린팅은 쉽게 말하자면 ‘한 겹씩 쌓아 올려(적층해서) 물체를 만드는 것’이라고 이해할 수 있습니다. 3D 프린팅을 하기 위해서는 첫 번째로 3D 모델링 파일(3D도면)이 필요합니다. 3D모델링 파일이 준비되면 만들고자 하는 형체의 구조, 크기, 용도, 기타 특성에 따라 적합한 재료와 장비를 통해 제작됩니다.

<3D 프린팅 프로세스 5단계>
1. 3D 모델링 파일 접수
2. 모델의 구조, 크기, 용도, 기타 특성에 맞는 재료와 출력 방식(장비) 확정
3. 필요에 따라 모델 수정
4. 출력
5. 도색 및 후가공

함성식 하드웨어 개발 @베이글랩스

“일반 프린터 작동 과정과 대응해서 출력할 파일, 토너, 인쇄용지로 접근하면 쉬워”

이 기술에 ‘프린팅’이라는 표현을 사용한 것이 정말 적합한 네이밍입니다. 사무실에서 사용하는 일반적인 프린터의 작동 과정과 3D 프린터의 작동 과정이 대응되는 부분이 많습니다.

먼저 출력할 파일을 준비해야 합니다. 일반 프린터의 경우 작성한 보고서나, 그려둔 일러스트 파일 등이 될 텐데 3D 프린터의 경우 3D 모델이 됩니다. 그리고 일반 프린터처럼 이 파일을 3D 프린터에 전송하고 출력 시작 버튼을 누르면 출력이 시작되고 여기서부터는 일반 프린터와 마찬가지로 사용자가 할 일은 출력이 완료되기를 기다리는 것 뿐입니다.

다만 일반 프린터에도 토너와 인쇄용지를 준비하는 것처럼 3D 프린터에도 사전에 수반되어야 하는 준비 작업들이 있습니다. 일반 프린터의 토너에 대응되는 것은 3D 프린팅되는 원료(주로 플라스틱)이고, 일반 프린터의 인쇄용지에 해당하는 것은 3D 프린팅 베드입니다. 일반 프린터에서도 인쇄용지 위에 토너가 뿌려져 형상을 만드는 것처럼, 3D 프린터에서는 베드 위에 원료가 착착 쌓이면서 형상을 만들어냅니다.

2. 3D 프린팅 기술에 한계가 없는 만큼 비용도 천차만별이라는데, 걸리는 시간과 비용은 어떻게 결정되나요?

유상엽 마케팅디자이너 @에이팀벤처스

“출력 방식, 출력 재료, 출력 크기 3가지가 주요 요소”

3D 프린팅 출력물의 가격을 결정짓는 요소는 1. 출력 방식 2. 출력 재료 3. 출력 크기 이 세 가지가 가장 크다고 생각합니다. 그 외에는 출력물의 형태나 개수, 납품 일정, 후가공 등, 업체와의 상담을 통해 정확한 견적가를 맞춰가고요.

함성식 하드웨어 개발 @베이글랩스

“일반 프린팅 출력과 같이 인쇄 목적물과 품질에 따라 달라진다”

일반 프린팅 기술도 문서를 출력하면 출력이 빠른데 이미지를 출력하면 출력 시간이 오래 걸리고, 포토 프린터는 더 오래 걸리는 것처럼 3D 프린팅도 인쇄 목적물과 인쇄 품질에 따라 시간이 천차만별입니다.

그리고 잉크젯 프린터와 레이저 프린터의 출력 속도와 비용이 차이가 나듯 3D 프린팅 기술에 따라서도 비용과 시간 차이가 크고요.

공대 출신으로서 굳이 숫자를 제시하자면, 핸드폰 정도의 크기의 물체를 만들 때 시간은 2시간, 소요 비용은 2,000원 정도를 잡을 것 같습니다.

조다혜 제조컨설턴트@에이팀벤처스

“재료의 종류와 양, 출력 시간, 후처리 비용에 따라 가격 달라져”

프로젝트를 진행하다 보면 비용에 대한 문의가 가장 많은데요. 3D 프린팅은 여러 가지 재료와 장비에 따라 출력 방식이 다양하게 존재합니다. 만들고자 하는 모델의 구조(크기, 용도, 기타 특성)에 따라 재료와 출력 방식(장비)이 결정되고 제작 비용이 확정됩니다.

<제작 비용을 결정하는 가장 큰 3가지 요소>
1. 소모되는 재료의 종류와 양 : 출력물의 성질과 크기로 결정
2. 출력시간 : 출력물의 크기와 구조 (특히 높이의 영향이 큼)
3. 후처리 비용 : 복잡한 구조일수록 후처리의 숙련된 인력과 작업시간 필요

[실제 3D 프린팅 활용 사례를 소개합니다]

3. 현재 3D 프린팅은 어떻게 활용되고 있을까요? 개인 차원의 제작부터 기업 차원 양산까지, 다양한 사례에 대해 들어봤습니다. 어떤 프로젝트였나요?

백민건 팀장@프론텍

“시제품 제작 과정이 간편한 3D 프린팅을 이용, 시간과 비용을 단축해, 스마트폰용 프로젝터 성공적 출시”


▲ 스마트폰 라이트에 장착해서 천장이나 벽에 이미지를 영사하며 다국어 지원 전용 APP의 나레이션과 함께 즐기는 스마트 프로젝터 ‘비클립’ (출처: 프론텍)

<프론텍>의 비클립(bclip) 프로젝트의 시작은 3D 프린팅 기술이었다고 해도 과언이 아닙니다. 비클립 첫 프로토타입은 종이를 이용해서 만들었습니다. 하지만 종이를 잘라 붙이는데 시간과 노력이 많이 들고, 견고성도 떨어져서 검증할 수 없었습니다. 그래서 3D 프린팅 서비스를 하는 전문 업체를 만나게 되었고, 이 후는 시간 단축은 물론 비용 합리적으로 프로토타이핑을 할 수 있었습니다. 비클립은 9번의 프로토타이핑을 해서 만들었으니 3D 프린팅 기술이 없었으면 제품 출시를 상상할 수 없습니다.

안세화 PM @닷밀

“대형 건물을 이용한 미디어 파사드 쇼의 완성도를 높이기 위해 축소 모형 제작”


▲ <닷밀>에서 진행한 미디어 파사드 건축물 목업 (출처: 닷밀)

<닷밀>에서는, 지난 9월 <PARADISE CITY>의 ‘아트가든’에 미디어파사드를 진행했습니다. 해당 건물은 1,100평에 달하고, 유려한 곡선과 과감한 직선으로 촘촘하게 디자인된 건물 외벽이라는 스펙을 가지고 있습니다. 일반적인 건물과는 다르게 사선으로 꺾인 비정형적인 구조인데다가 건물의 외벽은 비규칙적인 사각형의 나열로 꾸며져 있어, 왜곡이 없는 영상으로 표현하는 것에 어려움이 있었습니다. 이를 해결하기 위해 3D 프린터로 건물 모형을 출력해 테스트를 진행하였고, 완성도를 높일 수 있었습니다.

윤대현 헤드쉐프 @도우룸바이스와니예

“나만의 조리 도구 및 인테리어 소품 제작”


▲ 윤대현 쉐프의 조리 도구 및 인테리어 소품 (출처: 에이팀벤처스)

아무래도 우리나라에서 시작된 요리가 아니다 보니 조리 도구를 쉽게 구할 수가 없어 겪는 불편함이 있습니다. 일단 도구를 구하기도 어렵고, 애써 구해도 작은 부품 하나 망가지면 버려야 하고, 일률적으로 제작되다 보니 손에 잘 맞지 않는 등 다양한 이슈가 있습니다. 3D 프린팅 기술을 외식업 쪽에 적용해보고 싶어 시작하게 됐습니다.

4. 시간이나 비용 등은 어느 정도 들었고, 어떻게 진행되었나요?

백민건 팀장@프론텍

“작업 기간은 총 1~2주 내, 제품 하나 당 비용은 30만 원 내외”

‘비클립 프로젝트’의 경우, 모델링 서비스 포함 1~2주내로 3D 프린팅 목업을 제공받고 있으며, 비용은 설계 난이도에 따라 다르지만 비클립의 경우 30만 원 내외로 서비스를 받고 있습니다.

안세화 PM @닷밀

“실제와 같은 디테일을 살리고, 시간과 비용을 최소화할 수 있는 방향으로 진행”

실제 건물 크기를 축소한 1m 사이즈로 건물 모형을 제작하고 싶었습니다. 먼저 정확하고 섬세한 표현이 가능하도록 건물에 3D Scan을 진행하였습니다. 이후 해당 데이터를 활용하여 1m 내외의 모형을 3D 프린터로 출력하고 도색 및 후가공 작업을 진행했습니다. 이렇게 완성된 모형을 통해, 실제 Projection Mapping을 진행 했을 시 보여지는 색감, 공간감 등에 대해 시뮬레이션 할 수 있었습니다.

출력 과정에서 1m 사이즈를 한 번에 프린팅하기에는 시간적 여유가 없어 건물 모형이 꺾이는 면을 기준으로 분할하여 출력한 후 하나로 붙이는 방법을 선택, 전체 제작 시간 및 비용을 줄일 수 있었습니다.

윤대현 헤드쉐프 @도우룸바이스와니예

“구체적인 아이디어만 제시, 이후 과정은 전문가의 도움을 받아 완성”

3D 프린터에 대한 전문적인 지식은 없는 상태로, 제가 가진 아이디어를 구체적으로 말씀드렸고, 3D 도면부터 출력까지 전문가의 도움을 받았습니다. 그 과정에서 두 차례 시제품을 받아보았고, 시제품을 직접 테스트해본 뒤 몇 가지 수정하여 최종 결과물이 완성되었습니다.

반죽이 직접 닿는 라비올리 틀 같은 경우엔 식품 안전 등급의 재질을 안내받았습니다.

[넘사벽 같은 3D프린터! 당신을 위한 꿀팁]

5. 3D 프린터 관련 교육도 듣고, 직접 체험도 할 수 있는 메이커 스페이스(Maker space)도 많아지고, 보급형 3D 프린터도 출시되었는데, 3D 프린팅은 꼭 전문 업체를 거쳐야 할까요?

함성식 하드웨어 개발 @베이글랩스

집에서 요리해 먹는 것보다 한 끼 외식하는 게 편한 것과 비슷”

기기 가격이나 조작 난이도가 많이 내려와 일반인이 사용할 수 있는 수준에 근접했다고 생각합니다. 하지만 그럼에도 불구하고 일반적인 삶을 사는 사람이 3D 프린팅을 활용하는 빈도가 낮기 때문에 업체를 거치는 것이 효과적인 경우가 많다고 봅니다. 1인 가구의 경우 집에서 요리해 먹어도 되지만, 재료 사고 요리하고 설거지하고 음식물 쓰레기 치우는 등의 작업에 소요되는 시간과 비용을 고려하면 밖에서 먹는 것이 더 낫다는 결론을 내리게 되는 경우와 비슷합니다.

3D 프린터 기기 구매 비용, 출력 준비, 소모 자재 관리, 출력 실패 시 받는 스트레스 등을 고려하면 업체를 거치는 편이 더 나은 경우가 많을 겁니다. 애초에 업체 비용이 너무 비싸다면 사람들이 직접 프린팅을 할 테고 업체들도 장사하려면 비용을 지나치게 높게 잡지 않겠죠.

유상엽 마케팅디자이너 @에이팀벤처스

출력 목적과 기대하는 퀄리티에 따라 선택”

3D 프린팅 기술을 이용하는 목적의 차이라고 생각합니다. 취미로 메이커 활동을 하거나, 3D 프린팅 관련 자영업 준비가 목적이라면 메이커 스페이스에서 접할 수 있는 교육과 보급형 프린터는 접근성과 활용도에 있어 매우 뛰어나다고 생각해요. 반면에 별다른 사전 교육 없이 졸업작품이나 시제품 등의 목적으로 정해진 시간 내에 높은 퀄리티의 출력물이 필요하다면 빠르고 정확한 납기 일정과 퀄리티를 보장하는 전문 업체를 선택하게 되겠죠.

백민건 팀장@프론텍

“양산이 가능한 설계를 할 수 있는 전문업체와 협업”

이유는 양산에 있습니다. 설계 단계의 모델링은 아이디어 구현 위주로 진행되는데, 이때 양산 특히 수율(yield)을 고려한 설계를 간과합니다. 막상 좋은 제품디자인이 나오더라도 양산성이 없으면 비즈니스를 할 수 없습니다. 그래서 양산이 가능한 설계를 할 수 있는 전문업체와 협업하는 것이 리스크과 비용을 줄이는 방법입니다.

6. 3D 도면은 필요한가요? 제작할 수 없는 경우에는 어떤 대안이 있을까요?

함성식 하드웨어 개발 @베이글랩스

“일반 프린터에 출력 파일이 필요하듯, 3D 프린터에는 도면 필요해”

예. 기술적으로 반드시 필요한 단계입니다. 일반 프린터도 출력할 파일 없이 출력할 수는 없잖아요. 케이블로 데이터를 받든 USB를 가져와서 꽂아서 전달하든 프린터에 파일을 전달해야 하는 것처럼 3D 프린터에도 ‘프린팅하다’의 목적어는 반드시 필요합니다.

조다혜 제조컨설턴트@에이팀벤처스

“만들어진 도면을 다운 받거나, 직접 제작하거나, 전문가에 맡기거나”

3D 프린팅을 위해서는 반드시 필요합니다. 3D 도면(모델링파일)을 확보하는 방법은 두 가지가 있습니다.
1. 만들어진 도면을 다운로드 받거나
2. 3D 캐드 프로그램을 이용해서 직접 제작하는 것입니다.
스스로 모델링(3D 도면제작)을 할 수 없더라도 3D 모델을 제작해주는 전문가나 업체를 통해 만드는 방법이 있습니다.

7. 원활한 3D 프린팅을 위해서 미리 알아야 하는 것들이 있다면 무엇인가요?

윤대현 헤드쉐프 @도우룸바이스와니예

“추상적으로 접근하면 어려워, 구체적으로 하고 싶은 것이 있어야”

사실 기존 기성품들이 굉장히 잘 만들어져 있습니다. 3D 프린터로 구현하는 모든 제품은 기성품을 능가할 만큼의 퀄리티나, 특수성 또는 희소성이 있어야 가치가 있을 거라 생각합니다. 나의 아이디어가 얼마나 독창적인지 먼저 점검하고, 본인이 하고 싶은 것을 분명하게 구체화하는 과정이 필요합니다. 추상적으로 접근하면 원하는 것을 만들어내기 어렵습니다.

함성식 하드웨어 개발 @베이글랩스

아직 진행 과정 중 변수가 발생할 수 있어 인내심 가져야 해”

인내심이 필요합니다. 우리가 일반 프린터를 이용하면서 ‘혹시 출력이 안 되지는 않겠지?’ 하며 노심초사하지는 않지만, 3D 프린터는 아직 노심초사를 해줘야 하는 단계입니다. 기술이 점점 개발되며 걱정 없이 3D 프린팅을 할 날도 오겠지만, 아직은 그렇지 않기에 여러모로 인내심이 필요한 기기라고 봅니다.

유상엽 마케팅디자이너 @에이팀벤처스

“3D 프린팅의 원리나 방식, 재료에 대해 미리 알아보고 진행”

업체에서 견적을 내거나 상담을 받기 이전에 3D 프린팅의 원리나 방식, 재료에 대해 미리 알아보고 진행하는 것을 추천하고 싶습니다. 내게 필요한 방식과 재료가 어떤 것인지 알게 되면 업체와의 소통이 원활해지고 고객과 업체 모두 만족할 만한 결과를 내는 데 분명 도움이 된다고 생각하기 때문입니다.

그런 정보들은 대부분의 업체에서 제공하기도 하고 ‘3D 프린팅’을 키워드로 검색하면 잘 정리된 글들을 쉽게 찾아볼 수 있으니 꼭 한번 확인하고 난 뒤에 진행하면 어떨까 싶어요. 온라인 제조 서비스 ‘크리에이터블’ 블로그에서도 3D 프린팅 원리를 자세히 알아볼 수 있습니다.

8. ‘3D 프린터로 만든 제품은 조악하다’는 오해가 있다는데요, 실제로 3D 프린터로 제작된 제품의 완성도에 대해 이야기해주세요.

안세화 PM @닷밀

“실제 건물만큼 선명한 디테일, 90% 이상 흡사한 도색 컬러 ”

해당 프로젝트는 실제 건물과 비슷한 환경을 미리 조성하여 결과물의 퀄리티를 높이는 것이 중요했습니다. 앞서 말씀드린 대로 1m 사이즈로 출력한 모형의 외벽 라인들은 0.5mm ~ 0.6mm 두께임에도 디테일함이 모두 살아있었습니다. 또한 도색된 컬러는 실제 건물과 비교하였을 때 90% 이상 흡사하였습니다.

윤대현 헤드쉐프 @도우룸바이스와니예

“낮은 해상도 장비로 출력했음에도 만족스러운 정밀도”

낮은 해상도의 저렴한 장비로 출력했는데도 정밀도가 만족스럽습니다. 특히 라비올리 틀의 앞뒤 암수가 딱 들어맞는데요, 기성품으로 찍어내면 이렇게 정교하게 나오기 어렵고, 불량이 발생해 짝이 잘 안 맞는 물건이 있을 수 있거든요.

함성식 하드웨어 개발 @베이글랩스

“보급형 장비로 출력한 결과물은 수작업을 통해 완성도 보완 가능”

결국 비용의 문제입니다. 보급형 3D 프린터의 출력물들이 주로 ‘조악하다’는 악명을 얻기 쉬울 것 같은데, 산업용 3D 프린터들의 출력물을 보면 품질 면에서는 결함을 찾기 힘듭니다. 다만 장비 가격이 수천만 원, 수억 원에 달하기 때문에 일반적으로 접근하기가 어렵습니다.

혹은, 기기가 커버하지 못하는 영역을 사람이 커버할 수도 있습니다. 보급형 3D 프린터밖에 이용할 수가 없는데 결과물 완성도는 얻고 싶다면 출력물 표면을 사포로 연마하고 필요한 부분은 도색을 하는 등 “성형 수술”을 하기도 합니다. 이도 저도 할 수 없다면 조금 낮은 완성도에서 만족해야만 하겠죠.

유상엽 마케팅디자이너 @에이팀벤처스

“산업용에 비해 보급형 3D 프린터는 아직 부족한 것 사실, 앞으로 쉽게 접할 수 있는 합리적인 도구로 인식 변화 기대”

산업용 장비로서 3D 프린팅 기술 자체는 놀라울 정도로 발전해왔고, 이미 제조 산업에서 쓰일 만큼 높은 수준으로 올라와 있습니다. 앞으로의 발전 가능성도 무궁무진하죠.

‘3D 프린터로 만든 제품은 조악하다’라는 오해는 대중적으로 알려진 FDM 방식 보급형 3D 프린터로 인해 만들어졌다고 생각해요. 처음 보급형 프린터가 국내 시장에 들어오면서, 홍보를 위해 성능이 다소 과장된 점도 있겠지만 무엇보다 사용자들의 기대가 너무 컸던 건 아닐까 싶습니다. 저도 처음엔 공산품에 버금가는 출력 퀄리티를 기대하고 보급형 프린터를 구매했다가 크게 실망했거든요. 후가공은 또 어찌나 힘든지… 사실 공산품도 수많은 가공 과정을 거쳐 우리 손에 들어오는데. 마냥 첫술에 배부를 거라 생각한 게 아니었나 싶어요.

하지만 해가 갈수록 보급형 3D 프린터도 발전하고 있습니다. 저렴한 가격과 작은 사이즈라는 장점은 유지하면서 출력 퀄리티를 향상시키고 있죠. 또한 메이커 스페이스와 같은 3D 프린팅 체험과 교육을 제공하는 커뮤니티가 점차 활성화되면서 기술에 대한 사람들의 이해도와 관심도 높아지고 있습니다.

앞으로 보급형 3D 프린터 시장이 커질수록 사람들이 가진 3D 프린터에 대한 오해는 자연스레 풀려갈거라 생각합니다. 조악한 퀄리티를 뽑아내는 불완전한 도구가 아니라 3D 프린팅 기술을 접할 수 있는 가장 저렴하고 합리적인 도구로 인식되지 않을까요?

[3D프린터가 그리는 미래]

9. 모든 것을 만들 수 있는 3D 프린터, 하지만 모든 분야에서 효율성을 낼 수는 없다면서요. 3D 프린터를 활용하면 효과를 낼 수 있는 분야는 어떤 것들이 있을까요?

함성식 하드웨어 개발 @베이글랩스

“다품종 소량 생산에 적합, 특히 공예나 공작에 취미가 있다면 구원 같은 기술”

다품종 소량 생산에서 두각을 나타냅니다. 저를 포함하여 공예나 공작에 취미가 있으신 분들께는 구원과도 같은 기술입니다. 예를 들어 저는 지난주에도 직경 12mm, 길이 200mm의 환봉을 출력했는데, 예전에는 이런 간단한 부품 하나도 제품을 검색하거나 주문 제작을 하는 데 시간과 비용 소모가 엄청났었습니다. 그런데 3D 프린터가 있다면 간단하게 출력을 할 수 있으니 너무 편하죠.

조다혜 제조컨설턴트@에이팀벤처스

“기존 제조 방식으로 효율적으로 제작할 수 있는 분야 존재, 3D 프린팅은 제품 개발, 건축, 의료, 예술 분야 등에 적합하다고 생각”

3D 프린팅은 적층제조방식이라는 특유의 성질을 활용한다면 모든 분야에 활용할 수 있고 또 효율성을 높일 수 있는 기술이라고 생각합니다. 3D 프린팅은 1. 빠르고 2. 정확하고 3. 저렴하게 4. 구조의 한계를 덜 받고 무언가를 만드는 활용도가 무궁무진한 제조방식입니다.

특히 제품 개발, 건축, 의료, 예술 분야에서 가장 효과를 낼 수 있을 것 같습니다. 그중에서도 제품 개발 시에 시제품 제작에 가장 적합한 제조방식이 3D 프린팅입니다. 3D 프린팅을 활용하면 적은 제작비용으로 빠르게 제품을 제작해보고 사용성과 시장성을 파악할 수 있기 때문에 대량생산 전에 꼭 필요한 단계죠.

하지만 “3D 프린팅이 모든 기존 제조방식보다 뛰어나다!”라고 말씀드릴 수는 없습니다. 기존 제조방식을 활용해서 충분히 효율성 있게 제작할 수 있는 분야가 있기 때문이죠.

유상엽 마케팅디자이너 @에이팀벤처스

“3D 프린터를 활용하는 교육 분야에서 좋은 효과 기대”

3D 프린팅의 장점은 많지만 우선 다양한 니즈에 맞는 소량 생산에 특화되어 있다는 점을 꼽고 싶은데요.

제조업에서 큰 비용이 들여야 했던 시제품이나 워킹 목업 제작은 물론 환자 개개인에게 맞는 보장구나 의치 등을 제작할 수 있어 의료 분야에서도 적합하고요. 해외에선 항공이나 철도와 같은 운송업 분야에서 소수 기체에 맞는 전용 부품을 제작해 공급하는 맞춤형 서비스도 주목받고 있는 것으로 알고 있습니다. 이미 활발히 활용되고 있는 분야 외에도 3D 프린팅이 활약할 곳은 점차 늘어가겠죠.

그중에서도 제가 관심 있게 지켜보는 부분은 보급형 3D 프린터를 교육용 장비로 사용하는 학교가 늘어가고 있다는 점인데요. 코딩도 미래를 준비하는 필수 교양으로 어린 시절부터 교육을 장려하고 있는 코딩 기술처럼 미래 제조 산업을 책임질 3D 프린팅 기술을 이해하고 준비하는 교육 교재로서, 보급형 3D 프린터가 좋은 효과를 발휘할 거라 생각하고 있습니다.

10. 앞으로 다가올 3D 프린팅 시대, 기대하는 점이 있다면 무엇인가요?

조다혜 제조컨설턴트@에이팀벤처스

“점차 기술적 한계가 사라지고, 상상한 것을 현실로 만드는 제조 혁명 시대 올 것”

고가의 장비나 어려운 전문 지식이 없더라도 누구나 만들고 싶은 것을 만들 수 있는 시대가 되는 될 것이라고 기대합니다. 3D 프린터와 출력 가능한 재료는 점점 다양한 기능을 가지고 발전하고 또 저렴해질 것입니다.

그에 따라 3D 프린팅의 한계는 점점 없어질 것이기 때문에 상상하는 것을 현실로 만드는 제조 혁명의 시대를 될 것이라고 생각합니다. 누구든, 어디에서든, 무엇이든 만드는 시대가 되는 거죠!

안세화 PM @닷밀

출력 재료 제한되어있어 아쉬워, 미래에는 연금술처럼 활용될 것 기대”

아직은 출력 재료가 어느 정도 제한된 만큼, 다가올 미래에는 마치 연금술처럼, 다양한 재료를 활용하여 제품 그 이상의 가치를 생산할 수 있기를 기대합니다.

윤대현 헤드쉐프 @도우룸바이스와니예

3D 프린팅 관련 정보가 점점 늘어나서 자연스럽게 문화가 형성되었으면”

3D 프린팅 기술이 다양하게 적용될 수 있다는 정보가 계속 퍼져야 한다고 생각합니다. 아직까지는 거대 산업에서 쓰인다는 인식이 강한데, 일반 소비자들도 충분히 쓸 수 있다는 것이 어필되면 자연스럽게 문화가 형성되는 거죠. 3D프린팅 기술에 관심이 있는 사람들이 정보를 수집할 수 있는 환경이 필요해요. 3D 프린터로 내 아이디어를 구현하고 싶은데, 어떻게 해야 할지 모르겠을 때, 물어볼 곳이 많아지면 좋겠습니다.

*          *          *

 

등장 초기, “혁명이다”, “우리의 일상에 빠르게 녹아들 것이다”라는 기대감과 달리 발전이 더디게만 느껴졌던 3D 프린팅 기술. 하지만 물밑에서는 상당히 빠른 속도로 3D 프린팅 산업이 발전해오고 있습니다. 이미 제조 분야에서는 적극적으로 이 기술을 수용하고 있고, 개인 차원에서도 다룰 수 있는 보급형 3D 프린터가 등장하는 등 머지않아 산업계를 넘어 일상에까지 혁신을 가져올 전망인데요. 점차 잠재력을 드러내며 비즈니스의 혁신을 이끌어 갈 3D 프린팅 기술 발전을 기대해봅니다.

 

‘3D 프린팅’ 프로들과 인맥을 맺고, 새로운 비즈니스 기회를 만나보세요.


조다혜
제조 컨설턴트 @에이팀벤처스

유상엽
마케팅 디자이너 @에이팀벤처스

함성식
하드웨어 개발 @베이글랩스

안세화
PM @닷밀

윤대현
헤드쉐프 @도우룸바이스와니예

백민건
팀장 @프론텍

 

※ [AskMe]는 개인적 경험을 바탕으로 진행된 인터뷰로, 특정 회사의 입장을 대변하는 글이 아님을 밝힙니다.

※ 본 콘텐츠에 대해 궁금한 점이 있으시면 startup@rocketpunch.com으로 연락주세요.

[제조 가이드] 사출 2. 금형 수정, 정말 수정할 수 있을까?

금형 구조

“금형 수정? 웬만하면 하지 마세요”

지난 글에서는 사출의 다섯 단계 중 사출 설계와 금형 설계에 대해 알려드렸습니다.

에이팀벤처스의 온라인 제조 플랫폼, 카파 비교견적이 드리는 제조 팁! 이번에는 사출의 나머지 진행 과정에 대해 좀 더 자세히 알려드릴게요.


3) 금형 제작 – 정밀, 정밀 그리고 또 정밀

금형 설계가 끝나면 금형을 실제로 제작하게 되는데요. 아래 그림을 보시면 금형의 구조를 좀 더 이해하실 수 있을 것입니다.

빨간색으로 표시된 부분이 사출로 제작되는 제품 부분인데요. 금형 설계에 맞춰 아래와 같은 금형을 제작할 때, 제품이 실제로 찍혀 나오는 갈색 부분을 코어라고 하고, 플라스틱이 채워지는 부분을 캐비티라고 합니다.

금형에서 가장 중요한 부분은 코어겠죠. 코어가 서로 똑바르게 맞물려야 하고, 캐비티가 원하는 만큼 정교하게 표현되어야 제품이 불량 없이 잘 나올 것입니다.

코어는 계속 압력에 의해 맞물리는 부위이다보니 쉽게 닳지 않도록 튼튼해야 하고요. 그래서 코어에 금형강을 쓰고, 나머지 부분은 탄소강을 씁니다.

금형 구조
금형의 구조

순수한 철은 잘 찌그러지고 강도가 약해서, 순철에 탄소를 넣어 강도를 높인 것을 탄소강이라고 합니다. 여기에 추가로 크롬같은 특정 성분들을 섞으면 스테인리스강같은 특수강(또는 합금강)이 되는 것이고요.

금형강은 마모나 변형, 부식이 잘 안 되도록 가공한 특수강 중의 하나입니다. 그만큼 탄소강보다 비싸겠죠.

금형 설계에 따라 금형강으로 코어를 만들고 나면 후처리가 필요합니다.

수명을 길게 하기 위한 열 처리, 약품 부식 등의 표면 처리, 모서리를 날카롭게 하기 위해 방전가공(Electrical Discharge Machining)을 하기도 합니다. 제품이 나오는 곳이기 때문에 신경써서 가공해야겠죠.

금형 제작 단계에서 중요한 것은 낙장불입, 웬만하면 수정하지 않는 것이 좋습니다.

금형을 수정할수록 품질도 안 좋아지게 됩니다. 사출 설계 및 금형 설계 단계에서 최대한 수정을 마무리하는 것이 좋습니다. 금형 수정 단계에서 좀 더 자세히 설명할게요.

4) 시사출 – 제대로 테스트해보자

시사출은 금형 제작 완료 단계에서 금형의 품질을 검토하고, 고객이 원하는 수준의 제품 품질을 확보하기 위해 하는 작업입니다.

제조 과정에서 T0, T1, T2 이런 말을 많이 듣게 되실텐데요. T0는 금형을 만들고 나서 금형 자체를 시험해보기 위해 뽑아보는 것이고, T1부터 시사출 과정이라고 합니다. 제대로 성형되어 사출되는지 확인하는 것이죠.

즉, 각종 테스트를 해봐야 합니다. 원하는 색이 제대로 나왔는지 컬러 칩과 비교해 보고, 표면, 치수, 내구도, 재질 등을 꼼꼼하게 확인해야 합니다.

요청한 재료를 제대로 썼는지도 보고, 내구도가 중요하다면 충격, 인장 압축 등 다양한 실험을 합니다.

금형과 사출물

플라스틱은 녹이는 온도, 금형에 주입하는 온도, 주입하는 압력, 주입하는 속도, 다 만든 뒤 식히는 속도 등에 따라 최종 결과물의 품질 차이가 클 수 있습니다.

금형 설계 단계에서 이런 것을 고려해서 금형을 제작했겠지만, 시사출 과정에서 금형과 수지, 성형 조건 등 다양한 변수들에 의해 원하는 만큼의 결과가 나오지 않을 수도 있습니다.

이럴 때 경험이 많은 제조 숙련자의 판단에 의해 금형을 세심하게 수정합니다.

5) 금형 수정 – 시사출 후 개선 작업

금형 수정은 형태를 수정하는 것으로 이해하는 경우가 많습니다. 형태 수정은 대부분 생산을 성급히 진행하면서 비롯되는데 매우 조심해야할 부분입니다.

따라서 개선을 위한 수정으로 이해하는 것이 바람직합니다.

금형 수정은 비용이 많이 들고, 가능/불가능한 지점이 아주 명확해집니다. 원하는 모양으로 수정을 못할 수도 있습니다. 위에서 말한대로 수정할수록 결과물 품질이 낮아지기도 합니다.

이 단계에서 중요한 것은 금형을 제작한 업체의 이야기를 듣는 것입니다.

금형을 오랫동안 만들어온 곳이기 때문에 어떻게 수정하면 비용이 적게 들지, 좀 더 쉬운 수정 방법은 무엇일지를 제안해줄 것입니다.

그것을 설계에 반영해야 시간 낭비를 줄일 수 있습니다.

이제 사출 및 금형 설계에서 왜 그렇게 양산 경험까지 있는 전문가가 설계하는 게 중요한 지 이해가 되실 것입니다.


제품을 만들어 본 하드웨어 스타트업에서 시제품과 제품 생산이 완전히 다른 단계라고 말하는 것은 양산 단계에서 금형 설계와 제작으로 이어지는 과정에 초보자가 통제불가능해 보이는 변수가 많기 때문일 것입니다.

양산은 시제품 단계와 다르게 본격적으로 큰 금액이 들어가고, 시간도 더 많이 들며, 쉽게 수정하기도 어렵습니다.

경험이 풍부한 제조 전문가를 찾는 것이 양산 단계에서 매우 중요한 일입니다.

이렇듯, 제조하기 위해서는 전문가들과의 소통이 필수입니다.
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[제조 가이드] 사출 1. 사출 설계와 금형 설계의 차이를 아시나요?

양산에서 금형 설계가 진짜 중요하다던데, 잘하는 곳이 어디죠?

우리가 알고 있는 플라스틱 제품의 90% 이상은 금형에 의해 만들어집니다.

양산의 압도적인 방식을 차지하고 있는 사출의 핵심은 틀(금형)을 이용한다는 것인데요.
아주 복잡하고 아름다운 형상을 굉장히 빠른 시간 내에 적은 인력과 노력으로 만들어낼 수 있습니다.

하지만 금형을 잘 모르는 사람이 사출물과 금형을 설계한다면, 제작 비용이 끝도 없이 증가할 수 있습니다.

시제품은 아무리 복잡해도 금형에 비해서는 적은 비용으로 쉽게 만들 수 있습니다.
시제품 단계에서는 무엇이 잘못되거나, 형태를 바꿔야 하거나 하더라도 처음부터 다시 설계해도 됩니다.

하지만 금형은 섣부르게 제작했다가 수정하면, 추가 비용이 억 단위가 될 수도 있습니다. 그래서 금형을 설계하고 제작할 때는 매우 신중해야 하고, 전문가가 진행해야 합니다.

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이번에는 하드웨어 스타트업, 제조 초기 기업이 양산을 하게 될 경우, 압도적으로 많이 사용하게 되는 제조 방법 사출에 대해 좀 더 자세하게 알려드리도록 할게요.

제작 외주를 주더라도 전체적인 프로세스와 유의점을 알고 있어야 좀 더 시간과 비용을 줄이는 방향으로 양산을 진행할 수 있을 것입니다.


사출은 크게 다섯 단계로 나눠집니다. 1) 사출(사출물) 설계 –  2) 금형 설계 – 3) 금형 제작 – 4) 시사출 – 5) 금형 수정인데요. 오늘은 사출 설계와 금형 설계를 살펴보겠습니다.

1) 사출 설계 – 금형을 고려한 최종결과물의 설계

사출을 이해하기 쉽게 비유하면, 붕어빵을 생각하면 될 것 같습니다. 붕어빵 모양의 금속 틀 안에 밀가루 반죽을 넣고 팥을 올리고 익히면 붕어빵이 나오는데요.

사출 설계는 붕어빵 모양 자체를 설계하는 것이고, 금형 설계는 붕어빵 틀을 설계하는 것이랍니다.

사출 설계는 최종 제품 구조와 형태, 플라스틱 재질과 관련이 높은데요. 붕어빵으로 예를 들자면 붕어빵을 어느 정도 크기로 해야 사람들의 입에 잘 맞게 들어갈 지, 몸통 두께는 어느 정도로 해야 팥이 터져 나오지 않을지 등을 고려하는 것이죠.

시제품 단계에서 고려했던 요소와 비슷하죠? 최종 금형 설계까지 고려한 완벽한 시제품을 만들었다면 그게 사출물이 될 수도 있습니다만, 그런 경우는 많지 않죠.

플라스틱 재질을 생각해 사출 설계를 해야 한다는 뜻은 플라스틱 종류가 정말 많기 때문에 그렇습니다. 우리가 주변에서 볼 수 있는 플라스틱 종류만 수 백 가지인데요.
잘 찌그러지는 얇은 페트병도 플라스틱이고, CD나 DVD를 만드는 폴리카보네이트도 플라스틱입니다.

플라스틱의 성질이 달라지면, 금형도 달라지게 됩니다. 반죽이 얇고 바삭바삭한 붕어빵을 원할 때와 반죽이 두툼해서 오래 익혀야 하는 붕어빵은 금속 틀의 모양이 달라지겠죠.

플라스틱 종류
수많은 플라스틱의 종류

사출 설계 단계에서 다시 한번 점검해야 할 것은 최종적으로 제작하고자 하는 물건의 기능과 형태, 그리고 제작 단가까지 고려한 플라스틱 재질의 선택입니다.

위에서 말씀드린대로 금형 단계로 들어서면 수정 비용이 만만치 않기 때문에 사출 설계 단계에서 시장과 소비자까지 생각한 최종 제품의 형태를 결정하는 것이 좋습니다.

2) 금형 설계 – 최종 결과물의 틀 설계

사출 설계가 제품 구조와 관련이 높다면, 금형 설계는 생산 기술과 관련이 높은데요.

붕어빵 100 개를 만드는 틀에 비해 100만 개를 만드는 틀은 더 튼튼하고 오래 가게 제작을 해야겠죠. 또, 붕어빵을 10초 만에 만들어야 하는 틀과, 1분 동안 천천히 구워도 되는 틀은 다를 거예요.

이렇게 금형의 수명(붕어빵 100만개)과 제품의 생산 속도(10초)에 따라 금형 설계와 비용이 달라지는데요. 금형도 찍어내면 찍어낼수록 닳습니다.

마모된 금형을 계속 쓰면 제품의 품질이 떨어지겠죠. 물론 튼튼한 철로 금형을 만들면 수명이 길지만 튼튼한 철은 비쌉니다.

100개 만들고 끝낼 제품을 튼튼한 철로 금형을 만들 필요는 없지만, 10만 개, 100만 개 대량으로 제작해야 하는 제품은 금형이 튼튼해야 할 겁니다.

제품 생산 속도가 빨라지려면 금형 구조가 복잡해집니다.

아래 그림을 보면 좀 더 이해가 잘 되실 거예요. 1번 금형과 2번 금형을 보면 비슷한 모양을 찍어내는 것 같은데 차이를 살펴볼까요?

1번 금형에서는 ㄷ자로 된 모양 사이에 뾰족한 막대기가 붙어 있는 채로 떨어지고, 2번 금형에서는 뾰족한 막대기도 떨어지고 ㄷ 모양 두 개가 각각 떨어지죠.

1번 금형에서 만든 모양은 나중에 사람이나 다른 기계가 가운데 뾰족한 막대도 없애고, 모양을 분리하는 걸 별개로 해줘야 해서 시간이 더 걸릴 거예요.

2번 금형은 생산 속도가 빠른 대신 금형이 3단으로 되어 있네요. 금형에 들어갈 쇠도 더 많이 들고, 금형이 1번에 비해 훨씬 복잡하기 때문에 설계하는 비용도 많이 듭니다.

금형 설계
1번 금형
금형 설계
2번 금형

 

그래서 제품을 한번에 제작하고 끝나는지 아니면 월에 몇 개 만들어 총 몇 개를 만들지에 대한 계획 수립이 중요합니다.

시장 조사 및 제품 기획 단계에서 향후 생산 계획을 정확히 계산해 놨어야 금형을 설계하고 제작할 때도 제품에 가장 적합한 금형을 만들 수 있습니다.

금형 제작 비용이 비싸지게 되는 경우를 먼저 살펴볼까요?

  • 사출물에 구멍이 많다
  • 서로 다른 방향으로 구멍이 있다
  • 부위별로 두께가 많이 다르다
  • 특별한 정밀도가 요구된다
  • 제품이 크다
금형 설계
3번 금형

위의 3번 금형을 보시면 구멍이 하나 뚫린 제품을 만드는 모습을 볼 수 있는데요. 1번 금형과 비교해본다면 구멍이 뚫리게 하기 위해 위에서 아래로 내려오는 동작이 하나 더 추가된 것을 알 수 있습니다.

구멍이 많아질수록 금형 설계도 복잡해지지만, 금형 제작 비용도 높아지겠죠.

제품 부위별로 두께가 많이 다를 경우, 녹은 플라스틱을 식힐 때 문제가 복잡해집니다.

붕어빵 반죽이 다 익은 다음에 붕어빵을 뗄 수 있는 것처럼, 금형에 넣은 플라스틱이 충분히 식은 다음에 떼어낼 수 있는데요.

금형 사이에 물길을 설계해 냉각수가 흐르게 해서 플라스틱을 식히는 방식을 사용하는 경우가 많습니다. 빠르게 식혀야 하는 곳은 냉각수가 가까워야 하고, 천천히 식혀야 하는 곳은 냉각수가 멀어야겠죠.

아래 그림에서 최종 제품인 T의 윗부분은 얇고 기둥 부분은 굵은 것을 볼 수 있습니다. 하늘색 원이 냉각수가 다니는 길입니다.

왼쪽 그림에서 b로 표시된 부분이 가장 뜨거운 부위인데요. 전체를 균일하게 식혀서 떼어내야 시간이 적게 걸리니, b를 빠르게 식혀주도록 냉각수가 흐르는 길을 다시 설계해줘야겠죠.

오른쪽 그림처럼 b에 가까운 곳에 물길을 두 곳 더 추가했습니다. 즉, 금형이 복잡해지고 설계 및 제작 비용이 증가한다는 의미죠.

금형의 냉각 설계

금형 설계 전문가는 주문한 고객이 원하는 형태, 치수, 표면이 제대로 구현될 수 있는 금형을 만드는 사람입니다.

금형 설계 단계에서는 금형을 제작할 때 비용을 줄일 수 있는 전문가의 노하우가 매우 중요합니다.

아주 작은 부분의 설계 변화로 금형 비용을 수백 만원 줄일 수도 있습니다. 제조 경험이 풍부한 금형 설계 전문가를 찾는 것이  중요합니다.


사출의 다섯 단계에서 사출 설계와 금형 설계에 대해 알려드렸는데요. 다음 글에서는 금형 제작, 시사출, 금형 수정에 대한 내용을 설명해 드리겠습니다.

이렇듯, 제조하기 위해서는 전문가들과의 소통이 필수입니다.
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[제조 가이드] 양산 준비 1. 어떤 제작 방법으로 만들까?

사출 성형 프로세스

생산 단가 절감하면서도 퀄리티 유지할 양산 방법, 어떻게 찾죠?

시제품까지 다 완성했다면, 이제 본격적인 양산 단계를 준비해야 합니다.
팜테크 스타트업 엔씽의 김혜연 대표는 시제품(Prototype)과 제품(Product)은 완전히 다른 영역이라고 말하기도 했는데요. 양산 준비의 첫 단계는 적합한 양산 방법을 정하는 것입니다.

에이팀벤처스의 온라인 제조 플랫폼, 카파 비교견적이 드리는 제조 팁!
양산 준비 방법을 차근차근 알려드립니다.


지난 번에 알려드린 시제품 제작 툴과 마찬가지로, 양산 제작 방법도 형태와 소재에 따라 적합한 방법이 달라집니다. 양산에 사용되는 방법을 어느 정도 알고 있어야, 최종 생산물의 완성도와 전체 공정의 시간과 비용을 합리적으로 예측할 수 있습니다. 대표적인 양산 방법 다섯 가지를 알려드릴게요.

1. 사출 – 양산에서 압도적으로 많이 사용

주조(鑄造, Casting)는 녹인 소재를 금형(거푸집)에 넣어서 만드는 방식인데요. 플라스틱 소재를 녹여서 만들면 사출(射出), 금속을 녹여서 만들면 다이캐스팅(Die Casting)이라고 합니다.

양산에서 압도적으로 많이 쓰이는 것이 사출인데요.

아래 그림에서 보시는 것처럼 녹인 플라스틱을 금형에 고압으로 밀어 넣어 원하는 모양으로 만드는 방식입니다. 주위에서 흔히 볼 수 있는 거의 모든 플라스틱 제품들, 볼펜, 컴퓨터 키보드, 케이스 등이 사출로 제작된 것입니다.

사출 성형 프로세스
사출 프로세스
페트 블로우
블로우 사출 방식으로 제작한 페트병의 모습

장점: 제작 단가가 낮고 생산 속도가 무척 빠릅니다.

단점: 초기 투자 비용이 큽니다. 위의 그림 4번과 6번에 해당하는 것이 금형(金型)인데, 금형 제작 비용이 높고, 금형을 수정하는 것이 어렵습니다.

2. 다이캐스팅 – 튼튼한 금속 제품이 필요하다면

다이캐스팅(Die Casting)은 금형에 녹인 금속을 넣어 만드는 방식입니다. 아래 영상을 보시면 위의 사출과 비슷하게 진행되는 과정을 보실 수 있습니다. 플라스틱보다 더 튼튼하게 힘을 견뎌야 하는 제품, 부품에 많이 사용합니다. 주로 자동차 부품, 오토바이 부품, 공구, 기계 구조물 등에 사용됩니다.

장점: 사출과 마찬가지로 싸고, 제작 속도가 빠르고 튼튼합니다.

단점: 사출보다 비쌉니다. 제작 장비가 고가이고, 금형 제작비가 높습니다. 소량생산에 부적합합니다. 금형의 내열 강도 때문에 재료가 용융점이 낮은 알루미늄, 아연, 주석과 같은 비철금속을 주로 사용합니다. 다이캐스팅만으로 끝나는 경우가 별로 없고, 후가공이 어렵고 비쌉니다. 부품의 구멍같은 부분은 다시 뚫어야 합니다.

3. 프레스 – 금속판을 이용해 만든다면

프레스(Press)는 판재에 힘을 가해서 모양을 만드는 가공입니다. 주로 금속판에 압력을 가해 여러 모양을 만들어내는데요. 시계·카메라의 정밀부품에서부터 자동차의 차체에 이르기까지 광범하게 사용됩니다. 재료로는 강판 ·동판(銅板) ·황동판 ·알루미늄판은 물론 플라스틱 ·섬유 등도 쓰입니다. 짧은 시간에 정확한 치수 ·모양으로 가공할 수 있습니다. 아래 영상은 폭스 바겐 자동차의 차체를 프레스로 만드는 것입니다.

장점: 사출보다 싸고, 빠르고, 튼튼하고, 후가공할 것이 별로 없습니다.

단점: 판을 이용해 만들다보니 형상이 제한됩니다.

4. 압출 – 단면이 균일한 긴 봉이나 관을 만든다면

압출(押出, Extrusion)은 재료를 용기에 넣고 가열 또는 가열하지 않은 상태로 특정한 모양의 구멍이 있는 다이를 통해 밀어내 일정하고 긴 모양의 제품을 연속적으로 생산하는 방식입니다. 플라스틱, 알루미늄 등의 소재를 주로 사용하는데요. 음식에도 사용할 수 있죠. 국수나 파스타, 냉면의 면이 길게 뽑아져 나오는 것도 압출을 이용한 것이랍니다. 보급형 FDM 3D 프린터도 필라멘트를 녹여서 얇게 뽑아내는 압출 방식이죠. 최종 제품보다는 부품을 만들 때 주로 사용합니다.

면 압출
면 반죽을 가느다란 구멍에 대고 눌러서 길게 뽑아내는 것도 압출 방식

장점: 금형이 싸고, 금형의 가장자리에 구배(勾配, 경사)를 넣을 필요가 없어 균일한 평면이 길게 나옵니다.

단점: 봉이나 관 등 원통형의 모양으로 형태가 제한됩니다.

샤오미 보조배터리
압출 방식으로 제작한 샤오미 보조배터리. 미니멀한 디자인 트렌드에 맞춰 압출을 영리하게 사용했네요
PVC프로파일
창호로 사용되는 PVC프로파일도 압출로 제작됩니다
튜브 용기
화장품 튜브 용기도 압출 방식으로 제작합니다. 원통형의 끝부분을 맞물리면 튜브 모양이 되겠죠.

5. 정밀가공 – 높은 정밀도의 고가 제품을 만든다면

정밀가공(精密加工)은 이름과 같이 높은 정밀도를 요구하는 기계 부품이나 제품을 만들 때 사용합니다. 지난 번에 소개해드린 CNC 밀링머신 같은 기계로 정밀하게 깎아서 만듭니다. 오차가 나면 안 되는 측정 도구, 카메라, 휴대전화 등을 만들 때 사용합니다.

장점: 금형 없이 바로 깎아서 만들기 때문에 초기 투자 비용이 적습니다. 금형이 없으니 수정이 쉽고, 수정 자체도 어렵지 않습니다.

단점: 하나씩 깎아서 만들기 때문에 제작 기간이 오래 걸리고 비쌉니다. 개당 제작 가격이 비싼 편입니다.


대표적인 양산 방법 다섯 가지를 소개해드렸는데요.

시제품 제작 후 양산을 결정한다는 것은 대량 판매를 통한 이윤을 얻기 위한 단계로 넘어가는 것을 의미합니다.

즉, 양산은 생산 단가를 합리적인 수준으로 낮추는 것이 가장 중요합니다. 제작 과정에서 재료와 투자 비용, 인건비가 적게 들면서도 소비자가 선택할 만한 퀄리티를 만들어야 하죠.

양산 방법을 소개해드린 이유는 비용 절감을 고민하시는 분들이 양산 업체와 효율적으로 커뮤니케이션하는데 도움을 드리기 위함입니다. 여러 곳에서 견적을 받아보게 되실텐데, 제품 완성도와 제작 속도 및 비용에 대해 균형있는 판단을 해야하기 때문이죠.

제품화 단계에서 잘맞는 양산 업체, 좋은 양산 업체를 찾는 일이 정말 어렵다고들 합니다. 전문가가 아니면 어떤 장비가 좋은지 알 수 없고, 공작 기계의 종류는 너무도 많아서 어떤 기계가 내 제품을 제작할 때 생산 단가를 드라마틱하게 줄일 수 있을지 알기 어렵습니다.

완성도 높은 양산을 위해 제조 및 장비에 대해 잘 알고 있는 양산 전문인력에게 제조 컨설팅을 받는 것도 전체적인 시간과 비용을 줄이는 방법이 될 수 있습니다.

이렇듯, 제조하기 위해서는 전문가들과의 소통이 필수입니다.
제조 견적비교부터 상담 및 제조까지카파 비교견적에서 진행해 보세요!

다음 편에서는 대표적인 양산 방법인 사출 과정을 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.

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[제조 가이드] 3D 프린터, CNC, 레이저 커터. 무엇으로 시제품을 만들면 좋을까?

시제품 만들어야 하는데, 3D 프린터랑 CNC 중에 뭐가 더 좋죠?

디지털 제작 장비들이 늘면서 시제품 제작이 빨라지고 쉬워졌습니다.
3D 프린터, CNC, 레이저 커터 등 다양한 장비들이 있는데요. 시제품의 목적과 성격, 제조 단계별로 사용해야 할 장비가 달라집니다. 

에이팀벤처스의 온라인 제조 플랫폼, 카파 비교견적이 드리는 제조 팁!

최적화된 시제품 제작 방법을 알려드립니다.


지난 번까지 4편의 글을 통해 시제품 설계시 시간과 비용을 줄이는 방법, 시제품 제작의 중요한 두 가지 요소 일정 조정반복에 대한 설명을 드렸는데요.

오늘은 시제품 제작 툴에 대해 말씀드릴게요.
제작 장비는 굉장히 많은 것이 있지만, 디지털 제작 장비를 위주로 설명해드리려고 하는데요. 디지털 제작 장비(Digital Fabrication tools)란 컴퓨터에 의해 제어되는 제작 장비를 의미합니다. 

table saw
테이블 톱으로 나무를 절단하는 모습
cnc
CNC 기계에 수치를 입력하고 있는 모습

위의 사진을 보시면 디지털 제작 장비와 기존 제조 장비와의 차이를 보실 수 있는데요.

기존 제조 장비는 사람이 몸을 움직여서 자르거나, 도구를 움직여야 했습니다. 목공에서 많이 사용되는 테이블 톱에 나무를 반듯하게 밀어넣어서 자르는 것을 많이 보셨을 거예요.

이렇게 디지털이 아닌 장비는 사람의 손을 타기 때문에 오차가 생기기 쉽습니다. 물론 숙련된 장인이라면 정밀하게 제작할 수 있겠지만, 그만큼 인건비가 올라갈 것이고 장인의 스케줄에 맞춰서 제작할 수 있게 기다려야 할 것입니다.

디지털 장비는 장인에게 맡기는 것보다 비용이 많이 낮아집니다.

여러 대의 기계에서 한번에 제작할 수도 있으니 빠르고 정밀하죠. 또한 사람에게 전달하는 것이 아니라 커뮤니케이션에서 문제가 발생하지 않습니다. 5cm가 5mm로 잘못 전달된다면, 비용과 시간 모두 낭비하게 됩니다.

요만큼만 잘라주세요~ 요만큼~ 영화 ‘집으로’의 한 장면

디지털 제작 장비는 의사소통의 문제가 없는 대신 컴퓨터가 알아들을 수 있는 수치를 입력해야 합니다. 3D 프린터의 헤드와 CNC의 스핀들이 움직일 수 있는 G코드(Geometry Code)를 넣어줘야 하죠.

3D 모델 파일을 G코드로 변환할 수 있는 프로그램은 기기에 따라 여러 가지가 있는데요. 3D 프린팅과 CNC 밀링에 적합한 3D 모델을 만드는 것이 쉬운 일은 아닙니다.

모델링에서 시간을 많이 뺏기겠다 싶으면 전문가들에게 3D 모델링을 맡기는 방법도 있습니다. 제대로 제작할 수 있는 모델을 한번에 만들기 때문에 전체적인 시간과 비용이 오히려 줄어들 수 있죠.

온라인 제조 플랫폼 크리에이터블 디자인 설계 서비스

 

대표적인 디지털 제작 장비는 3D 프린터, CNC 머신, 레이저 커터가 있습니다.
시제품을 만들 때 목적과 단계에 따라 어떤 장비를 사용하면 좋을지 알려드릴게요.

이럴 때 3D 프린터로 시제품을 만드세요!

  • 복잡한 피규어 같은 유기적인 형태를 만들 때 
  • 속이 비어 있는 형상을 제작할 때
  • PCB, IoT 모듈이 포함되어 전선 등을 넣고 뺄 구멍이 안쪽에 여러 개 있을 경우
  • 풀컬러 표현이 필요할 때
크리에이터블이 3D 프린팅으로 제작한 시제품 I3BEAM

위의 사진은 크리에이터블이 3D 모델링, 3D 프린팅으로 시제품 제작, 후가공까지 진행했던 I3BEAM 제품인데요. 제품 성능 테스트용 시제품이었기 때문에 내부에 들어갈 카메라 및 센서 등이 실제로 작동하는 것까지 고려하면 3D 프린팅으로 제작하는 것이 가장 적합했습니다. CNC 밀링 머신으로 제작하게 되면 가격이 매우 비싸게 나왔을 것입니다.

3D 프린팅 크리에이터블

이럴 때 CNC로 시제품을 만드세요!

  • 초정밀 부품, 공차(기계 부품에서 기준 치수의 허용된 양)를 생각해야 하는 부품을 만들 때
  • 강도가 높아야 하는(압력을 견뎌야 할 이유 등으로) 것을 만들 때
  • 표면이 기계로 가공되는 것을 원할 때
  • 금속, 나무, 대리석 등의 원재료를 살려서 만들 때
크리에이터블에서 CNC를 이용해 제작한 CJ 조형물

위의 사진은 CNC 밀링 머신으로 제작한 2.6m 크기의 조형물인데요. 크기가 매우 커서 3D 프린팅으로 제작하기에는 적합하지 않았고, 인조 대리석 원재료를 잘 살려서 만들기 위해 CNC로 진행했습니다.

위에 글씨를 새겨넣는 작업 또한 CNC로 깎아서 글자 획을 정확히 표현할 수 있었고요. 금속 부품을 제작할 때도 3D 금속 프린터가 있기는 하지만, 아직은 CNC 밀링 머신으로 깎아서 만드는 것이 좀 더 정밀합니다.

CNC 밀링 머신의 가장 큰 단점은 가격이죠. 제작 비용이 꽤 비쌉니다. 작업할 때 고려할 변수가 많아서 사람이 설계해줘야 하는 부분이 있고, 세팅 시간이 매우 오래 걸립니다.

깎아서 만들기 때문에 재료 낭비가 심하고 폐기물도 많이 생깁니다. 소음이 심해서 공장에서 제작해야 하죠. 데스크탑 3D 프린터처럼 집에서 사용하기는 어렵습니다.

크리에이터블 CNC 가공

이럴 때 레이저 커터로 시제품을 만드세요!

  • 2차원 평면의 재료로 만들 때
  • 판을 잘라서 조립하는 형태를 만들 때
  • 특히 얇은 금속 판을 잘라서 만들 때
  • 복잡한 형상을 평면에 표현하고 싶을 때
크리에이터블이 레이저 커터로 제작한 소형냉방기 시제품

레이저 커터는 레이저로 재료를 녹이면서 자르게 됩니다. 따라서 녹는 점이 매우 높은 돌이나 유리는 자르지 못하는 것은 아니지만 굳이 레이저 커터로 자르지는 않죠.

위의 사진을 보시면 레이저 커터로 나무 판을 잘라서 소형냉방기의 박스 형태를 제작한 게 보이실 거예요. 자른 면이 까맣게 탄 것처럼 되어 있죠.

레이저 커터는 얇은 금속을 잘라서 무엇인가를 만들 때 가장 적합한 도구입니다.

굉장히 큰 판도 자를 수 있고, 제작 시간도 적게 걸리는 편입니다. 비용도 저렴하고요. 다만 평면 재료에 적합하기 때문에 한정된 분야에서 사용하고 있습니다.


프리미엄 가전 시장을 만든 발뮤다(Balmuda)를 아시나요?

죽은 빵도 살려내는 발뮤다 토스터로 유명해진 브랜드인데요.
발뮤다의 공기청정기 ‘에어엔진’은 3D 프린터로 시제품을 만들어 개발 기간이 10개월에 불과해 일본 산업계에서는 획기적인 일로 회자된다고 합니다.

벤처기업 지원을 위해 정부가 도쿄국립산업기술연구센터에 둔 3D 프린터를 적극 활용해 갖가지 시제품을 빠른 시간 내에 만들며 테스트해볼 수 있었던 덕분이라고 해요.

지금은 발뮤다 본사 연구센터에 대규모 3D 프린터를 대량 구축, 제품 설계, 시제품 개발 속도를 더욱 앞당기고 있다고 합니다.

 

시제품 단계에서는 빠르고 저렴하게 만들며 계속 테스트해볼 수 있어야 합니다.
디지털 제작 장비들이 시제품 단계의 시간과 비용을 절감해주고 있는데요. 여러분께서 준비하시는 시제품의 성격에 맞는 디지털 제작 장비를 잘 선택하실 수 있길 바랍니다.

다음 편은 드디어 양산 단계입니다. 양산을 준비하면서 고려해야 할 제작 방법에 대해 말씀드릴게요.