프로토타입을 위한 종합 가이드 CNC 가공

프로토타입 CNC 가공 는 다른 방식에 비해 소량의 프로토타입을 대량으로 빠르게 제작할 수 있는 가치 있는 선택입니다. CNC 프로토타입 가공으로 여러 종류의 프로토타입을 간단하게 만들 수 있습니다. 자동차의 경우처럼 외관 프로토타입은 최종 부품의 모양과 동작에 대한 시각적 단서를 제공합니다. 반대로 기능적 프로토타입은 더 정밀도가 필요하므로 제품 구조와 안정성을 강조합니다.

이 문서에서는 CNC 가공 프로토타입과 그 장점 및 단점에 대해 설명합니다. 또한 다음과 같은 주요 측면을 강조합니다;

프로토타입이란? CNC 가공?

프로토타입 CNC 가공은 다양한 용도로 활용할 수 있는 프로토타입 부품을 정밀하게 생산하기 위한 감산 제조 공정입니다. 이러한 프로토타입 구성 요소는 부품 기능에 대한 테스트 및 설계 단계에 사용됩니다. 또한 이러한 테스트의 주요 목적은 비주얼, 마케팅 또는 기금 모금을 위한 것입니다. 기본적으로 CNC 프로토타입 가공은 제품 또는 기계의 샘플을 생산하며, 승인되면 설계 확정, 제조 및 판매 단계로 이어집니다.

CNC의 다양한 기능 덕분에 경제적인 플라스틱부터 고강도 금속까지 다양한 재료로 프로토타입을 제작할 수 있습니다.

CNC 가공이 가치 있는 프로세스인 이유는?

CNC 가공은 세부적인 피처 부품의 프로토타입 제작에 탁월한 옵션입니다. 첫째, 공작물과 절삭 공구의 움직임을 엄격하게 감독하는 컴퓨터 제어를 통해 부품에 높은 정밀도, 정확도 및 치수 안정성을 제공합니다. 이러한 수준의 제어는 생산되는 프로토타입이 설계와 정확히 일치하도록 보장합니다. 이와 함께 신속한 프로토타입 가공은 매우 빠르며 복잡한 패턴의 프로토타입을 최대 +/- 0.005배의 공차까지 복제하는 데 도움이 됩니다. 반대로 사출 성형, , 단조 또는 3D 프린팅과 같은 공정은 엄격한 공차 요구 사항을 충족하는 데 수개월이 걸리는 경우가 많으며 금형도 마찬가지입니다. 따라서 고급 CNC 기계를 사용하면 CAD 모델이 CAM 파일 또는 g-코드로 변환된 후 즉시 프로토타입을 제작할 수 있습니다.

프로토타입 제작에 사용되는 CNC 기계의 종류:

기능성 프로토타입과 최종 사용 제품을 성형하는 데 사용되는 다양한 가공 방식이 있습니다.

CNC 터닝 프로토타이핑:

CNC 선반은 선반이라는 회전 기계를 사용하여 원형 또는 대칭형 부품의 CNC 프로토타입을 제작하는 작업입니다. 이 공정은 프로그래밍된 코드에 따라 빠르게 회전하는 재료와 절삭 공구를 조합하여 고품질의 정확한 사양 부품 또는 제품을 성형하는 것입니다. 선반 기계는 원형 부품에 특화되어 있기 때문에 중간 부분이 둥근 프로토타입에 이상적인 기계로 간주됩니다.

CNC 밀링 프로토타입:

복잡한 프로토타입의 경우 최대 5개의 축이 있는 CNC 기계가 필요할 수 있으며, CNC 밀링이 신뢰할 수 있습니다. 추가 축은 더 정확한 절삭이 가능하므로 복잡한 부품을 만들 수 있지만 비용이 더 많이 듭니다. CNC 밀링 프로토타입 작업에서는 컴퓨터로 제어되는 공구 헤드가 큰 재료 블록에서 최종 프로토타입을 절단합니다. 시작 블록은 전체 가공 공정의 기초가 됩니다.

CNC 라우터

CNC 라우터는 제품의 디자인을 원하는 대로 정확하게 만들 수 있기 때문에 프로토타입 제작에 가장 적합한 방법입니다. CNC 라우터는 CNC 밀 및 기계와 비슷하지만 더 저렴하고 갠트리 시스템이 있어 기계 크기보다 작업 영역을 더 크게 만들 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 이러한 레이아웃은 복잡성을 제한합니다. 라우터는 목재, 플라스틱, 알루미늄과 같은 연질 금속과 같은 재료로 작업하는 데 가장 적합한 옵션입니다. 라우터는 일반적으로 산업 기계 기술자나 소규모 비즈니스 애호가들이 정확한 디자인 특징 제품을 복제하기 위해 채택합니다.

일반적으로 3축 또는 2축 라우터는 복잡한 디자인에 널리 사용됩니다. 이 중 2축 라우터는 단순한 기하학적 구성 요소에 사용되며, 3축 라우터는 3차원 구성 요소를 사용하여 3차원 부품을 만듭니다. 그럼에도 불구하고 CNC 밀만큼 정밀할 수는 없습니다. 왜냐하면 공구와 기계를 기반으로 세부적인 CNC 파일을 만들거나 회전하는 과정에서 많은 기술이나 숙련된 전문가가 필요하기 때문입니다.

CNC 레이저 커터

CNC 레이저 커터는 고에너지 레이저 빔을 사용하여 프로토타입 제품의 형태를 만든 다음 최종 제품이 만들어질 때까지 테스트하고 개선하는 기술입니다.

소규모 회사에서 사용할 수 있을 만큼 강력한 레이저 커터는 알루미늄과 같은 금속은 물론 아크릴, 직물, 복합재, 목재와 같은 견고한 플라스틱도 프로토타입 CNC 가공용으로 사용할 수 있습니다. 이러한 유연성 덕분에 예산을 초과하지 않고 많은 프로토타입을 제작하고자 하는 소규모 회사에서 가장 인기가 많습니다.

그럼에도 불구하고 레이저 커터는 절단 과정에서 발생하는 열로 인해 프로토타입 부품 표면에 '그을린 자국'을 남길 수 있습니다. 또한 이러한 CNC 커터는 대부분 제품 개발에 여러 축을 정밀하게 사용할 수 있기 때문에 설계 복잡성이 일반적으로 제한됩니다.

CNC 가공은 다양한 제조 분야에 적용되는 이상적인 공정으로 간주됩니다. 뛰어난 치수 안정성과 높은 정밀도로 매우 세밀하고 복잡한 피처 부품을 형성하는 데 도움이 됩니다. 대부분의 산업에서 작동하는 프로토타입 또는 제품의 기능을 보여주는 버전이 가장 중요합니다.

반면, 적층 방식으로는 제공할 수 없는 엄격한 강도, 기계적 안정성 및 특정 기능이 필요한 기능성 프로토타입의 경우 일반적으로 가공된 툴링이 선택됩니다.

정밀 프로토타입 CNC 가공의 응용 분야

테스트를 위해 경량 부품을 성형하고 대규모 부품 생산 프로젝트를 시작하기 전에 설계를 검증하기 위해 정밀 프로토타이핑 가공을 사용하는 다양한 산업에 대해 논의해 보겠습니다. 다음은 엄격한 표준 품질의 정확한 사양 부품 또는 제품을 제조하기 위해 CNC 가공을 주요 소스로 사용하는 가장 일반적인 산업 중 일부입니다.

의료 산업

의료 분야에서 CNC 가공은 프로토타이핑 프로세스를 더 빠르게 만드는 가장 중요한 요소입니다. 예를 들어, 제약 회사는 일반적으로 최종 생산 전에 제품의 작동을 입증하기 위해 프로토타입이 필요합니다. 특히 의료 기기에서 정밀도와 정확성은 가장 중요한 요소이며, CNC 가공은 프로토타입이 최종 제품의 정확한 사본이 되고 의도한 기능에서 완벽하게 작동할 수 있도록 보장합니다. 의료 산업의 몇 가지 예로는 보조기, 보안 인클로저, 임플란트, MRI 기계, 연구 장비 등이 있습니다.

군사 및 방위 산업

탄약과 군용 차량에 필요한 복잡한 메커니즘이 주요 요소이기 때문에 빠른 프로토타이핑 CNC 가공 서비스가 방위 부문에서 매우 중요한 이유입니다.

프로토타입은 이러한 메커니즘이 올바르게 작동하는지 보증하는 주요 구성 요소이므로 CNC 프로토타입 가공이 가장 선호되는 방법입니다. 항공기 부품, 운송 및 통신 시스템, 탄약 및 다양한 장비와 같은 제품 또는 품목은이 산업에서 CNC 가공으로 생산되는 제품의 예입니다.

항공우주 산업

항공우주 산업은 조금만 부정확해도 항공기 부품의 항력이 증가하거나 마모될 수 있기 때문에 정밀도에 매우 민감합니다. 따라서 업계에서는 생산에 들어가기 전에 프로토타입이 완벽하고 결함이 없는지 확인해야 합니다. 프로토타이핑은 통제된 환경에서 구성 요소를 테스트하여 실제 애플리케이션에 적합한지 확인하는 프로세스입니다.

CNC 프로토타입 가공은 랜딩 기어 포트, 부싱, 매니폴드, 에어포일 등 이 산업에 필요한 수많은 부품을 제조하는 데 있어 매우 중요한 부분입니다. 항공우주 산업에서 컴퓨터 수치 제어(CNC) 가공이 광범위하게 적용되고 있습니다.

자동차 산업

자동차 제조업체와 OEM 제조업체는 새로운 디자인과 미적 개선을 반복하기 위해 항상 신속한 프로토타입 제작을 실행합니다. 따라서 대량 생산 전 테스트를 위한 프로토타입 제작이 필요합니다. 이러한 프로토타입은 본격적인 제조가 시작되기 전에 엄격한 테스트를 거쳐 제대로 작동하는지, 적합성, 테스트 및 기능이 제대로 작동하는지 확인합니다.

프로토타입 CNC 가공 공정은 주어진 사양에 따라 설계된 정확한 자동차 프로토타입을 생산하는 데 핵심적인 요소입니다. 또한 CNC 프로토타이핑은 화물선, 배달 차량 등과 같은 다양한 차량의 부품을 생산하는 데에도 사용할 수 있습니다.

신속한 프로토타이핑 가공의 이점

래피드 프로토타이핑 가공의 이점에 대해 알아보겠습니다.

비용 효율적:

CNC 가공은 몇 개의 프로토타입을 제작해야 할 때 저렴한 옵션입니다. 금형 준비와 공차 조정에 몇 달이 걸리는 사출 성형과 달리, CNC 프로토타입 가공은 청사진과 공차가 확정된 후 몇 주 안에 시작할 수 있습니다.

높은 내성:

프로토타입 제작 속도를 높일 수 있는 가장 큰 장점은 CNC 가공으로 가능한 높은 허용 오차 범위입니다. 반대로 CNC 가공은 최종 제품에 매우 근접한 세부적인 프로토타입을 만든다는 점에서 3D 프린팅과 다릅니다. 이는 구조 및 기능 테스트에 특히 유용합니다.

프로토타이핑 가공

대부분의 경우 프로토타입은 생산의 마지막 공정입니다. 또한 프로토타입은 제품의 문제나 결함을 조기에 파악하는 데 도움이 되며, 이 단계에서 대부분의 구성 요소가 이미 준비되어 있기 때문에 생산 속도를 높일 수 있습니다.

소량 생산

래피드 프로토타이핑은 일반적으로 시제품 제작과 관련이 있지만, 소량 생산에도 매우 효과적입니다. 사출 성형, 진공 주조, 심지어 3D 프린팅과 같은 방법은 초기 시장 수요를 효과적으로 충족시킬 수 있는 고품질의 제품을 생산합니다.

CNC 가공 프로토타이핑의 한계는 무엇인가요?

래피드 프로토타이핑 가공의 몇 가지 단점에 대해 논의해 보겠습니다.

3D 프린팅보다 더 비쌉니다:

CNC 프로토타입 가공은 사람의 감독과 전원 공급에 대한 요구가 높기 때문에 소규모 스타트업의 경우 3D 프린팅보다 비용이 더 많이 듭니다. 또한 CNC 프로토타이핑에 사용되는 원자재는 일반적으로 PLA와 같은 3D 프린팅에 사용되는 재료보다 더 비쌉니다.

이러한 비용 차이는 엔지니어가 최종 부품에 기계 가공을 사용하려고 해도 다른 프로토타이핑 기술을 찾는 주요 이유입니다. 개발은 리소스 집약적인 프로세스이지만 기업은 일반적으로 초기 프로토타이핑 단계에서 비용을 절감하려고 노력합니다.

환경 친화적이지 않습니다:

CNC 가공은 감산 공정이기 때문에 많은 폐기물이 발생하고, 재료 제거는 제품 개발 예산에서 더 많은 비용을 발생시키는 경향이 있습니다. 이 폐기물은 주로 재사용할 수 없어 버려야 하는 부서진 금속이나 플라스틱으로 만들어집니다. 이 요인은 CNC 가공 공정의 환경 친화적이지 않은 원인입니다.

기존 대 신속한 프로토타이핑: 주요 차이점

전통적으로 제품 개발 프로토타입 제작은 이러한 단계를 따랐습니다:

1. 솔리드 모델링 소프트웨어를 사용하여 3D CAD 모델과 2D 도면을 생성하는 제품 설계 프로세스입니다. 이 프로세스는 일반적으로 완료하는 데 며칠 또는 몇 주가 걸립니다.
2. 필요한 정확한 사양의 부품을 생산하기 위해 여러 제조업체로부터 견적을 받습니다.
3. 일반적으로 가공된 프로토타입을 받기까지 며칠에서 길게는 몇 달이 걸리기도 합니다.

모래 주조와 같은 기존의 프로토타이핑 기법은 점토, 나무, 철사 또는 테이프로 만든 수공예 모형을 사용하여 부품을 제작합니다. 따라서 일반적으로 신속한 프로토타입 제작에 많은 시간이 소요됩니다. 오늘날 엔지니어는 CNC 가공, 3D 프린팅, 래피드 프로토타이핑과 같은 정밀 프로토타입 가공을 통해 기존 기술보다 더 빠르고 효율적으로 기능성 프로토타입을 제작할 수 있습니다.

요약

CNC 프로토타입 가공은 독특한 제작 방법입니다. 프로토타입는 다양한 사양의 제품을 제작할 수 있는 빠른 처리 시간과 사이클 타임이 특징입니다. 따라서 3D 프린팅과 같은 다른 대안에 비해 가장 효율적입니다. 게다가 CNC 가공은 실제 제품과 더 유사한 프로토타입을 생산합니다.

또한 자동차, 항공우주, 가전제품 등 제조 산업 전반에 걸쳐 매우 광범위하게 사용되고 있으며, 세부적인 기능을 충족하여 고성능 내부 부품부터 외부 부품까지 제작할 수 있고 최소 +/- 0.005의 정확한 부품 공차를 제공하기 때문에 매우 중요한 역할을 합니다. 프로토타입 CNC 가공 프로젝트를 시작하기 전에 업계 전문가와 상담하여 프로젝트에서 최적의 결과를 얻을 수 있도록 하는 것이 좋습니다. 따라서 당사에 문의하여 CNC 가공 프로토타입이 프로젝트에 가장 적합한지 알아보십시오.