제조업체는 빠르고 저렴하며 고품질의 부품을 제공해야 한다는 압박에 직면해 있습니다. 많은 팀이 3D 프린팅과 CNC 가공 중 하나를 결정할 때 어려움을 겪습니다. 두 방법 모두 장점이 있지만 프로젝트에 따라 적합한 방법을 선택해야 합니다. 몇 개의 프로토타입이 필요하든 대량 생산이 필요하든, 주요 차이점을 이해하면 지연을 방지하고 예산을 준수하는 데 도움이 됩니다.
3D 프린팅은 부품을 레이어별로 제작하므로 복잡한 디자인과 빠른 프로토타입 제작에 이상적입니다. CNC 가공은 재료를 깎아내어 내구성이 뛰어난 고정밀 부품을 제작합니다. 재료, 예산, 프로젝트 목표에 따라 선택할 수 있습니다.
두 가지 방법 모두 유용합니다. 하지만 제품의 디자인, 기능 및 비용 목표에 따라 적합한 방법이 달라집니다. 두 가지 방법을 비교하여 자세히 살펴보겠습니다.
기본 개념
3D 프린팅과 CNC 가공을 비교하기 전에 각 방법이 어떻게 작동하는지 알아두면 도움이 됩니다. 이 섹션에서는 두 가지 방법의 기본 사항을 다룹니다.
3D 프린팅이란 무엇입니까?
3D 프린팅 는 부품을 레이어별로 빌드합니다. 디지털 모델에서 시작하여 물체가 완성될 때까지 재료를 추가합니다. 대부분의 3D 프린터는 플라스틱, 수지 또는 금속 분말을 사용합니다. 이 방식은 디자인 유연성이 뛰어난 것으로 알려져 있습니다. 기존 도구로는 만들기 어렵거나 불가능한 복잡한 모양을 만들 수 있습니다.
3D 프린팅은 프로토타입, 맞춤형 부품 및 자주 변경되는 디자인에 자주 사용됩니다. 마감이나 강도보다 속도가 더 중요한 경우에 적합합니다.
CNC 가공이란 무엇입니까?
CNC 가공 블랭크 또는 빌렛이라고 하는 단단한 블록에서 재료를 절단합니다. 기계는 디지털 지침에 따라 부품의 모양을 만듭니다. 드릴, 밀, 선반과 같은 도구는 재료를 제거하여 최종 제품을 만듭니다.
이 방법은 강도가 높고 공차가 엄격한 부품을 생산합니다. CNC는 금속과 단단한 플라스틱에 가장 적합합니다. 항공우주, 자동차 및 산업 분야에서 흔히 사용됩니다.
적층 제조와 감산 제조에 대한 설명
3D 프린팅은 적층 방식입니다. 필요한 곳에만 재료를 추가합니다. 따라서 낭비를 줄이고 창의적인 부품 설계를 지원합니다.
CNC 가공은 빼기 가공입니다. 부품의 모양을 만들기 위해 재료를 제거합니다. 이렇게 하면 표면 품질과 정밀도가 향상되는 경우가 많지만 더 많은 스크랩이 생성됩니다.
재료 호환성
올바른 재료를 선택하는 것이 핵심입니다. 각 프로세스는 서로 다른 옵션으로 작동하며 프로젝트의 요구 사항에 따라 최선의 선택이 결정되는 경우가 많습니다.
3D 프린팅에 일반적으로 사용되는 재료.
3D 프린팅은 다양한 유형의 플라스틱과 일부 금속을 지원합니다. 가장 일반적인 것은 다음과 같습니다:
- PLA: 간편한 인쇄, 기본 프로토타입에 적합
- ABS: 기능성 부품에 사용되는 PLA보다 견고함
- PETG: 강력하고 유연하며 내화학성
- 나일론: 내구성이 뛰어나며 엔지니어링 등급 부품에 사용
- 수지: SLA 또는 DLP 프린터에 사용되는 높은 디테일
- 금속 분말: 산업용 금속 프린터에 사용되는 스테인리스 스틸, 알루미늄, 티타늄
CNC 가공에 일반적으로 사용되는 재료
CNC 가공은 다양한 종류의 단단한 재료에 사용할 수 있습니다:
- 알류미늄: 가볍고 튼튼하며 가공하기 쉬움
- 강철: 견고하고 구조 부품에 이상적
- 놋쇠: 피팅 및 미적 부분에 적합
- 구리: 전도성 및 전자제품에 사용
- 티탄: 튼튼하고 부식에 강하며 항공 우주 및 의료 분야에서 사용됨
- 플라스틱: 델린, POM, PTFE, 아크릴처럼
허용 오차 및 정확도
정확도는 부품이 서로 맞아야 하거나 스트레스를 받는 상황에서 작동해야 할 때 중요한 역할을 합니다. 각 방법의 성능을 살펴보겠습니다.
CNC 가공의 치수 정밀도
CNC 가공은 대개 ±0.005인치(±0.13mm) 이상의 엄격한 공차를 유지합니다. 엔진 부품이나 기계 어셈블리처럼 서로 완벽하게 맞아야 하는 부품에 이상적입니다. 이 공정은 정밀한 도구로 재료를 제거하여 일관성을 보장합니다.
3D 프린팅의 해상도 및 레이어 높이
3D 프린팅 해상도는 레이어 높이에 따라 달라지며, 일반적으로 FDM 프린터의 경우 0.1~0.3mm, 레진의 경우 0.01~0.05mm입니다. 세밀한 디테일은 가능하지만 레이어 라인은 후처리가 필요할 수 있습니다. 복잡한 곡선과 속이 빈 구조는 CNC보다 더 쉽게 구현할 수 있습니다.
표면 마감 및 미학
표면 품질은 부품의 외관과 기능에 모두 영향을 미칩니다. 일부 프로젝트는 매끄럽고 광택이 나는 마감 처리가 필요합니다. 다른 프로젝트는 테스트를 위한 기본적인 외관이 필요합니다.
CNC 가공의 후처리
CNC 가공된 부품은 표면 품질이 좋은 상태로 기계에서 출고됩니다. 다음을 사용하여 더욱 매끄럽게 만들 수 있습니다. 샌딩, 세련, 또는 비드 블라스팅. 금속의 경우 아노다이징은 색상과 보호 기능을 추가합니다. 가공된 부품은 자연적으로 모서리가 날카롭고 표면이 균일하지 않아 최소한의 마감 처리가 필요한 경우가 많습니다.
3D 프린팅의 후처리
3D 프린팅 부품은 일반적으로 레이어 라인이 나타나며 깔끔하게 보이려면 더 많은 작업이 필요합니다. 일반적인 수정 작업에는 샌딩, 프라이밍, 페인팅이 포함됩니다. 레진 프린트의 경우 UV 경화 및 세척이 필요합니다. 서포트 자국은 제거해야 하며 일부 부품은 표면을 매끄럽게 하기 위해 필러가 필요할 수 있습니다.
시각적 및 촉각적 차이
CNC 부품은 일관된 표면으로 견고하고 정밀한 느낌을 줍니다. 3D 프린팅 부품은 레이어에서 더 질감이 느껴지는 경우가 많습니다. 시각적으로 CNC는 더 깔끔한 모서리를 제공하는 반면 3D 프린팅은 더 유기적인 모양을 구현할 수 있습니다. 선택은 정밀도를 우선시할지, 아니면 디자인 유연성을 우선시할지에 따라 달라집니다.
강도와 내구성
부품이 압력, 열 또는 반복적인 사용을 견뎌야 하는 경우 강도가 중요합니다. 실제 성능에서 두 가지 방법을 비교하는 방법은 다음과 같습니다.
CNC 가공 부품의 기계적 특성
CNC 부품은 층 사이에 약점이 없이 견고하고 균일합니다. 원래 재료의 전체 강도와 일치합니다. 이렇게 가공된 금속은 무거운 하중에도 잘 견딥니다. 플라스틱 CNC 부품은 힘을 가했을 때 3D 프린팅 부품보다 더 강합니다.
3D 프린팅 부품의 기계적 특성
3D 프린팅 부품에는 레이어 라인이 있어 특히 측면 힘이 가해질 때 약한 부분이 생길 수 있습니다. 강도는 프린트 방향에 따라 다릅니다. 일부 산업용 프린터는 이제 거의 단단한 금속 부품을 만들지만 대부분의 플라스틱 인쇄물은 CNC 버전보다 20~50% 더 약합니다.
복잡성 및 기하학
부품 모양은 올바른 방법을 선택하는 데 중요한 역할을 합니다. 일부 모양은 가공하기 쉽습니다. 다른 모양은 인쇄에 더 적합합니다.
3D 프린팅을 통한 기하학적 자유
3D 프린팅은 디자인할 수 있는 거의 모든 형태를 만들어냅니다. 추가 비용 없이 곡선, 유기적인 형태, 복잡한 디테일을 처리할 수 있습니다. 한 번의 인쇄로 움직이는 부품을 만들고 여러 구성 요소를 하나의 부품으로 결합할 수 있습니다.
가공 제한 사항 및 해결 방법
CNC 기계는 복잡한 부품의 모든 영역에 도달할 수 없습니다. 설계자는 깊은 포켓과 날카로운 내부 모서리를 피해야 합니다. 해결 방법으로는 부품을 분할하여 조립하거나 특수 툴링을 사용하는 방법이 있습니다. 단순하고 덩어리진 모양은 기계로 만드는 것이 가장 빠르고 저렴합니다.
내부 구조 및 중공 특징
3D 프린팅은 속이 빈 부분, 허니콤 충진 및 내부 채널에 탁월하여 경량 또는 유체 흐름이 있는 부품에 적합합니다. CNC는 내부 피처를 위해 별도의 드릴링이 필요하므로 시간과 비용이 추가됩니다. 견고한 디자인은 기계 가공과 더 잘 어울립니다.
비용 요소
비용은 항상 큰 관심사입니다. 특히 생산량을 늘릴 때 비용 문제는 방법 선택에 영향을 미칩니다. 비용 분석 방법은 다음과 같습니다.
재료비 비교
3D 프린팅 재료는 파운드당 가격이 더 비쌉니다. 특수 수지와 금속 분말은 가격이 비쌉니다. 기본적인 필라멘트도 시간이 지남에 따라 비용이 증가할 수 있습니다.
금속이나 플라스틱 블록과 같은 CNC 소재는 무게 대비 가격이 저렴합니다. 하지만 절단으로 인해 더 많은 재료가 낭비됩니다.
디자인에 많은 재료를 사용하는 경우 CNC를 사용하면 비용을 절약할 수 있습니다. 작고 가벼운 인쇄물의 경우 3D 프린팅이 더 효율적일 수 있습니다.
장비 및 설정 비용
CNC 기계는 구매 및 유지보수 비용이 더 많이 듭니다. 공구 교체, 고정 장치 및 정기적인 서비스가 필요합니다. 특히 맞춤형 작업의 경우 설정에 시간이 걸립니다.
3D 프린터는 더 저렴하고 설치가 쉽습니다. 도구를 바꾸거나 고정할 필요가 없습니다. 파일을 슬라이스하고 인쇄를 시작하기만 하면 됩니다.
일회성 또는 단기 실행의 경우 3D 프린팅을 사용하면 설정 시간과 비용을 절약할 수 있습니다.
부품당 비용: 소량 대 대량 시나리오
소량의 3D 프린팅은 일반적으로 더 저렴합니다. 설정이 거의 필요 없고 추가 비용 없이 부품을 하나씩 만들 수 있습니다.
대량 생산에서는 CNC가 승리합니다. 설정이 완료되면 더 빠르게 실행되고 더 일관된 부품을 만들 수 있습니다. 부품을 제작할 때마다 부품당 비용이 감소합니다.
| 카테고리 | 3D 프린팅 | CNC 가공 |
|---|---|---|
| 프로세스 유형 | 애디티브(재료 축적) | 빼기(자료 제거) |
| 설정 시간 | 낮은 | 높은 |
| 재료 폐기물 | 낮은 | 높은 |
| 설계 복잡성 | 매우 높음(복잡한 모양, 내부 채널) | 제한적(도구 액세스 가능 기능) |
| 일반적인 재료 | 플라스틱, 수지, 일부 금속 | 금속, 단단한 플라스틱 |
| 재료비 | 무게당 더 높은 가격 | 무게당 더 낮은 가격 |
| 장비 비용 | 낮추다 | 더 높은 |
| 표면 마감 | 눈에 띄는 레이어 라인, 거친 마감 | 더 부드럽고 정밀한 마감 |
| 용인 | ±0.3mm(FDM), ±0.1mm(레진) | 표준 ±0.1mm, 정밀도 ±0.01mm |
| 힘 | 레이어 구조로 인해 더 낮음 | 견고한 재고로 인해 상승 |
| 최상의 대상 | 프로토타입 제작, 복잡한 형상, 소량 부품 | 고정밀, 강력한 부품, 대량 생산 |
| 후처리 | 샌딩, 경화, 지지대 제거 | 디버링, 연마, 코팅 |
| 생산 속도 | 부품당 속도 저하 | 한 번 설정하면 더 빨라집니다. |
| 내부 기능 | 손쉬운 생성(중공, 격자, 채널) | 멀티 파트 디자인 없이는 어렵거나 불가능 |
| 볼륨 효율성 | 저용량에 더 적합 | 대용량에 훨씬 적합 |
| 디자인 변경 | 빠르고 저렴한 조정 비용 | 변경 속도가 느리고 비용이 많이 듭니다. |
| 함께 사용 | 초기 테스트에 적합 | 최종 제작에 적합 |
3D 프린팅과 CNC 가공: 어떻게 선택해야 할까요?
각 프로젝트에는 고유한 요구 사항이 있습니다. 올바른 방법을 선택하는 것은 단순히 비용이나 속도 그 이상에 달려 있습니다. 현명한 선택을 하는 방법은 다음과 같습니다.
결정하기 전에 물어봐야 할 질문
스스로에게 물어보세요:
- 얼마나 많은 부품이 필요하나요?
- 어떤 자료를 사용해야 하나요?
- 엄격한 허용 오차가 필요한가요?
- 부품이 스트레스를 받거나 마모되나요?
- 지오메트리가 얼마나 복잡한가요?
- 리드 타임과 예산은 어떻게 되나요?
프로젝트 목표에 맞는 방법 찾기
빠른 디자인 테스트나 복잡한 형상이 목표라면 3D 프린팅을 선택하세요. 다음과 같은 경우에 이상적입니다:
- 프로토타이핑
- 일회성 부품
- 경량 또는 중공 구조
생산 등급 강도, 높은 마감 또는 정확한 맞춤이 목표라면 CNC 가공을 선택하세요. 다음과 같은 경우에 가장 적합합니다:
- 최종 사용 부품
- 기능적 구성 요소
- 대량 생산
결론
3D 프린팅과 CNC 가공에는 각각 강점이 있습니다. 3D 프린팅은 빠르고 유연하며 복잡한 소량 부품에 적합합니다. CNC 가공은 생산용으로 정밀도와 강도, 더 나은 마감을 제공합니다. 올바른 방법을 선택하는 것은 재료, 부피, 디자인 및 성능 목표에 따라 달라집니다.
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안녕하세요, 저는 케빈 리입니다
지난 10년 동안 저는 다양한 형태의 판금 제작에 몰두해 왔으며 다양한 워크숍에서 얻은 경험에서 얻은 멋진 통찰력을 이곳에서 공유했습니다.
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케빈 리
저는 레이저 절단, 굽힘, 용접 및 표면 처리 기술을 전문으로 하는 판금 제조 분야에서 10년 이상의 전문 경험을 갖고 있습니다. Shengen의 기술 이사로서 저는 복잡한 제조 문제를 해결하고 각 프로젝트에서 혁신과 품질을 주도하는 데 최선을 다하고 있습니다.
