일반적인 판금 설계의 함정을 제어하는 것은 시간을 절약하고, 불량품을 줄이며, 우수한 성능의 부품을 생산하는 가장 좋은 방법 중 하나입니다. 제조 가능성을 위한 설계(DFM)는 이 프로세스에서 핵심적인 역할을 합니다. 굽힘 허용치부터 구멍 배치에 이르기까지 모든 설계 선택이 작업 현장에서 문제를 일으키지 않고 원활한 제작을 지원하도록 보장합니다.
이 가이드는 엔지니어가 직면하는 가장 일반적인 문제를 강조하고 이를 해결하기 위해 DFM 원칙을 적용하는 방법을 보여줍니다. 벤딩, 하드웨어 통합, 마감 등 각 섹션에서는 설계 의도와 제조 가능한 결과물을 직접 연결하는 명확하고 실용적인 지침을 제공합니다.
DFM을 조기에 적용하면 생산 시작 전에 오류를 방지하고, 부품 전체의 일관성을 개선하며, 비용이 많이 드는 재작업을 줄일 수 있습니다. 다음 챕터에서는 이러한 문제를 단계별로 안내하여 보다 혁신적이고 안정적이며 제조하기 쉬운 판금 설계를 향한 명확한 길을 제시합니다.
일반적인 굽힘 문제 방지
굽힘은 간단해 보이지만 작용하는 힘으로 인해 문제가 발생할 수 있습니다. 디자이너는 정확한 부품을 얻기 위해 이러한 효과에 대한 계획을 세워야 합니다.
스프링백 및 굽힘 허용치 처리하기
스프링백 은 금속이 구부러진 후 원래의 평평한 모양으로 되돌리려고 할 때 발생합니다. 시트의 바깥쪽이 안쪽보다 더 많이 늘어나며 이 차이로 인해 구부러진 부분이 약간 이완됩니다. 예를 들어 알루미늄 합금은 2~3도 정도 다시 튀어나올 수 있습니다. 고강도 강철은 5도 이상 다시 튀어나올 수 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해 디자이너는 종종 부품이 올바른 각도로 끝날 수 있도록 약간의 오버벤드를 추가합니다.
굽힘 허용치 도 마찬가지로 중요합니다. 1.5mm 냉간 압연 강철의 90도 굽힘은 고려하지 않으면 평평한 길이에 약 2mm가 추가될 수 있습니다. 설계자는 굽힘 테이블이나 소프트웨어를 사용하여 K-계수를 기반으로 값을 적용합니다. 일반적으로 대부분의 판금에서 이 값은 0.3에서 0.5 사이입니다. 이 수치가 없으면 작은 부품이라도 제 위치에 맞지 않을 수 있습니다.
굽힘 릴리프 추가
벤드 릴리프는 벤드 라인 근처의 균열이나 찢김을 방지하는 데 도움이 됩니다. 릴리프가 없으면 응력이 축적되어 재료가 한계를 초과할 수 있습니다. 특히 2mm 이상의 두꺼운 시트는 릴리프 없이 구부릴 때 균열이 발생할 가능성이 더 높습니다. 시트의 폭과 비슷하고 굽힘 반경보다 약간 긴 간단한 릴리프 컷으로 문제를 해결하는 경우가 많습니다.
릴리프는 또한 부품 정확도를 향상시킵니다. 모서리 부근에 굴곡이 있는 인클로저의 경우 일관된 릴리프 절단으로 치수가 약 ±0.2mm 이내로 유지됩니다. 따라서 조립이 더 쉬워지고 용접 또는 체결 시 오정렬이 줄어듭니다. 또한 생산 후반에 추가 작업의 필요성도 줄어듭니다.
레이저 커팅 및 펀칭을 위한 설계
레이저 절단 그리고 펀칭 정확한 결과를 얻을 수 있지만, 디자인이 몇 가지 주요 지침을 준수할 때 가장 효과적입니다. 이러한 규칙은 기능을 깔끔하게 유지하고 프로세스를 원활하게 진행하는 데 도움이 됩니다.
올바른 구멍 크기와 간격 선택하기
재료 두께에 비해 구멍이 너무 작으면 깔끔하게 절단하기 어렵습니다. 간단한 규칙은 최소 구멍 크기를 판재 두께와 최소한 같게 유지하는 것입니다. 예를 들어 2mm 스테인리스 스틸의 경우 2mm보다 작은 구멍은 가늘어지거나 불완전하게 나오는 경우가 많습니다.
구멍 사이의 간격도 마찬가지로 중요합니다. 구멍이 너무 가까우면 레이저 커팅으로 인한 열이나 펀칭으로 인한 응력이 왜곡을 일으킬 수 있습니다. 표준 지침은 시트 두께의 최소 1.5배의 가장자리 간격을 유지하는 것입니다. 3mm 알루미늄의 경우, 이는 깨끗한 가장자리와 안정적인 부품을 보장하기 위해 구멍 간격을 최소 4.5mm 이상 유지해야 함을 의미합니다.
올바른 방식으로 탭과 노치 디자인하기
탭은 컷아웃 주위에 강도를 제공하고 부품의 섹션을 연결합니다. 탭이 너무 좁으면 구부리거나 취급하는 동안 부러질 수 있습니다. 안전한 규칙은 탭 너비를 시트 두께의 최소 두 배로 만드는 것입니다. 1.5mm 연강판의 경우 탭의 폭이 3mm 이상이어야 한다는 뜻입니다.
노치도 세심한 설계가 필요합니다. 날카로운 노치는 성형 또는 조립 과정에서 균열이 발생할 수 있는 약한 부분을 만듭니다. 좋은 방법은 노치 깊이를 시트 두께의 1.5배 이하로 유지하고 끝을 날카로운 모서리로 남기지 않고 항상 둥글게 처리하는 것입니다. 예를 들어 2mm 시트의 경우 3mm 깊이의 둥근 노치가 날카로운 노치보다 균열 가능성이 훨씬 적습니다.
용접성 및 조립성 보장
용접하기 쉬운 부품은 일반적으로 더 튼튼하고 안정적입니다. 화면의 디자인 선택은 용접공이 작업을 얼마나 효과적으로 수행할 수 있는지에 직접적인 영향을 미칩니다.
강력한 용접을 위한 부품 준비
좋은 용접 적절한 조인트 디자인으로 시작하세요. 간격이 너무 넓으면 용접에 더 많은 필러가 사용되어 용접이 약해집니다. 간격이 너무 좁으면 융착이 완료되지 않을 수 있습니다. 간단한 규칙은 대부분의 시트 두께에 대해 접합 간격을 0.5mm에서 1mm 사이로 유지하는 것입니다.
표면 상태도 중요합니다. 오일, 코팅 또는 산화물 층은 적절한 용접 침투를 차단합니다. 알루미늄의 경우 산화물 층은 모재에 비해 표면의 융점을 100°C 이상 높일 수 있습니다. 탈지 또는 보호 필름 적용과 같은 사전 세척 단계를 지정하면 용접 결함을 줄이는 데 도움이 됩니다.
접근성은 또 다른 핵심 요소입니다. 플랜지나 보강재가 토치를 막으면 용접기가 접합부에 완전히 도달할 수 없습니다. 용접 부위 주변에 최소 10mm의 여유 공간을 확보하면 작업이 더 쉬워지고 용접 강도가 일정하게 유지됩니다.
용접 왜곡을 제어하는 설계
용접은 재료를 가열하고 이후 냉각으로 인해 재료가 불균일하게 수축합니다. 이로 인해 어셈블리에서 뒤틀림, 뒤틀림 또는 수축이 발생하는 경우가 많습니다. 2mm 미만의 얇은 시트는 용접 이음새가 짧아도 특히 뒤틀림이 발생하기 쉽습니다.
설계자는 부품 양쪽의 용접 균형을 맞춰 왜곡을 줄일 수 있습니다. 긴 연속 이음새 대신 엇갈리게 용접하면 강도를 유지하면서 열 유입을 줄일 수 있습니다. 또 다른 유용한 방법은 부품의 중립 축 근처에 용접을 배치하여 냉각 중 굽힘력을 줄이는 것입니다.
하드웨어 통합을 위한 설계
판금에 직접 하드웨어를 추가하면 조립 과정에서 시간을 절약할 수 있습니다. 좋은 설계는 이러한 구성 요소를 안전하고 안정적으로 사용할 수 있도록 보장합니다.
PEM 인서트 및 용접 스터드 사용
PEM 인서트는 태핑이 불가능한 얇은 시트에 강력한 나사산을 제공합니다. 이를 고정하려면 구멍 크기가 인서트 사양과 정확히 일치해야 합니다. 예를 들어, 1.5mm 강철의 M4 PEM 너트는 공차가 +0.08/0.00mm인 구멍이 필요합니다. 구멍이 0.1mm만 더 커도 유지 강도가 20% 이상 감소할 수 있습니다.
시트 두께도 중요한 역할을 합니다. 셀프 클린칭 너트는 일반적으로 최소 1mm의 재료가 필요합니다. 시트 두께가 얇으면 설치 중에 변형될 수 있습니다. 공급업체의 최소 두께 차트를 확인하면 조인트가 약해지는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다.
용접 스터드는 또 다른 강력한 고정 옵션입니다. 부품이 높은 하중을 견뎌야 할 때 효과적입니다. 2mm 연강에 6mm 스터드를 사용하면 표면이 깨끗하고 평평한 경우 인장 강도가 5kN 이상에 달할 수 있습니다. 디자인에 작은 보스 또는 돌출된 패드를 추가하면 용접 관통력이 향상되고 스터드가 정렬 상태를 유지하는 데 도움이 됩니다.
신뢰할 수 있는 캡티브 너트 및 나사 어셈블리 구축
캡티브 너트와 나사는 느슨해져도 부품에 부착된 상태를 유지합니다. 따라서 서비스가 더 쉬워지고 하드웨어 분실 위험이 줄어듭니다. 하지만 고정 기능이 약하면 패스너가 회전하거나 풀릴 수 있습니다.
캡티브 너트의 경우, 고정 포켓 깊이는 너트 두께의 1.5배 이상이어야 합니다. 3mm 패널에서 표준 M5 캡티브 너트는 미끄러짐 없이 8Nm 이상의 토크 값을 유지할 수 있습니다. 포켓의 둥근 모서리는 응력을 분산시키고 내구성을 향상시킵니다.
캡티브 나사는 자유롭게 움직일 수 있을 정도의 여유 공간이 필요하지만 덜거덕거릴 정도는 아니어야 합니다. 일반적으로 나사 몸체 주위에 0.2~0.3mm의 간격이 적당합니다. 전자 인클로저에서 이 허용 오차는 나사를 안전하게 유지하면서 유지보수 중에 반복적으로 사용할 수 있도록 보장합니다.
DFM에서 마무리의 중요성
마감 처리는 부품을 보호하고 외관을 개선합니다. 올바른 디자인 선택은 코팅의 일관성과 신뢰성을 높입니다.
좋은 표면 준비를 위한 디자인
표면 준비는 코팅이 금속에 달라붙는 방식에 직접적인 영향을 미칩니다. 오일, 버, 용접 스패터는 접착력을 방해합니다. 테스트 결과 더러운 표면은 파우더 코팅 강도를 30% 이상 감소시킬 수 있는 것으로 나타났습니다. 폭이 1mm 미만인 좁은 모서리는 블라스팅 도구로 효과적으로 청소할 수 없으므로 설계자는 이를 피하는 것이 도움이 될 수 있습니다.
평탄함도 중요합니다. 물결 모양의 패널이나 휘어진 부분은 다음과 같은 코팅의 원인이 될 수 있습니다. 아노다이징 처리를 사용하면 고르지 않은 것처럼 보일 수 있습니다. 알루미늄 시트의 경우 300mm에 걸쳐 0.3mm의 편차만 있어도 아노다이징 후 눈에 띄는 줄무늬가 생길 수 있습니다. 리브를 강화하거나 균일한 두께를 유지하면 왜곡이 줄어들어 표면을 평평하게 유지하는 데 도움이 됩니다.
파우더 코팅 및 아노다이징 문제 방지
분체 도장 일반적으로 60-120 미크론의 두께가 추가됩니다. 이는 작게 들릴 수 있지만 착용감을 바꿀 수 있습니다. 예를 들어 6mm 구멍은 코팅 후 0.1~0.2mm 정도 줄어들 수 있으며, 이는 패스너가 끼워지지 않을 정도로 충분히 작습니다. 여유 공간을 추가하거나 마스킹을 하면 정확한 치수를 확보할 수 있습니다.
코팅이 갇힐 수도 있습니다. 막힌 구멍, 깊은 슬롯 또는 밀폐된 공간에 과도한 분말이나 아노다이징 액체가 모일 수 있습니다. 이러한 영역이 경화되거나 건조되면 종종 벗겨지거나 약화됩니다. 설계자는 배수구 또는 통풍구를 추가하여 이러한 문제를 방지할 수 있습니다.
DFM 중심 워크플로 만들기
강력한 워크플로는 설계 선택과 부품 제조 방식을 직접적으로 연결합니다. DFM이 일상적인 프로세스에 구축되면 프로젝트 진행 속도가 빨라지고 결과를 더욱 예측할 수 있습니다.
설계와 제작 간의 협업 구축
설계 팀과 제작 팀은 종종 서로 다른 각도에서 부품을 바라봅니다. 엔지니어는 기능에 초점을 맞추고, 제작자는 툴링과 공정의 한계를 고려합니다. 조기 협업은 이러한 간극을 좁히고 부품이 생산 단계에 도달하기 전에 실수를 방지하는 데 도움이 됩니다.
정기적인 디자인 검토는 간단한 방법입니다. 설계 팀과 생산 팀 간의 주간 점검을 통해 재작업을 줄일 수 있습니다. 제작자는 구부릴 수 없는 반경이나 용접 접근 차단과 같은 문제를 파악할 수 있고, 엔지니어는 설계 의도가 그대로 유지되는지 확인할 수 있습니다.
공유 도구도 도움이 됩니다. 굽힘 공제 라이브러리 또는 펀치 툴 제한과 같은 제작 데이터가 내장된 CAD 시스템은 두 그룹 모두에 표준 참조를 제공합니다. 이를 통해 설계 파일이 실제 작업장의 기능에 맞게 조정됩니다.
판금용 설계 체크리스트 사용
체크리스트는 오류가 발생하기 전에 이를 잡아낼 수 있는 신뢰할 수 있는 방법입니다. 프로젝트마다 고유한 요구 사항이 있을 수 있지만, 일부 항목은 거의 모든 판금 디자인에 적용됩니다.
포함해야 할 핵심 사항
- 굽힘 반경이 사용 가능한 툴링과 일치하는지 확인합니다.
- 구멍 직경이 최소한 시트 두께와 같아야 합니다.
- 하드웨어 및 코팅을 위한 여유 공간을 허용합니다.
- 구부러진 부분과 노치에 릴리프를 추가합니다.
- 실제 제작 능력에 따라 허용 오차를 설정합니다.
체크리스트는 디자인 일관성을 유지하고 간과되는 세부 사항의 위험을 최소화하는 데 도움이 됩니다. 실제로 체크리스트를 사용하는 팀은 리드 타임이 단축되고 첫 번째 통과율이 높아지는 경우가 많습니다.
처음부터 DFM을 고려하지 않으면 잘 계획된 판금 설계도 문제가 발생할 수 있습니다. DFM 원칙을 적용하면 제작하기 쉽고, 안정적으로 조립하며, 현장에서 일관된 성능을 발휘하는 부품을 제작할 수 있습니다.
추가 지원 문의, 팀과 CAD 파일을 공유할 수 있습니다.. 디자인을 검토하고 실용적인 DFM 권장 사항을 제공하며 원활한 제작을 위한 최적화를 도와드립니다.
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.
