인클로저 케이스는 전자기기, 자동차, 산업기기 등 다양한 기계에 필수적인 부품입니다. 제조업에는 인클로저 케이스에 관련된 기술자도 많아, 기초적인 지식을 익히는 것으로 업무를 원활하게 진행할 수 있습니다.
또 인클로저 케이스가 어떤 것인지를 알아두면, 외주시에 사양을 전해 새는 등의 실수가 적어질 것입니다.
이번 기사에서는, 본체 케이스의 종류나 특징, 설계하기 위한 기초 지식이나 주의해야 할 포인트를 해설합니다.
목차
인클로저 케이스란?
인클로저 케이스는 기계의 일부이며 부품과 장치를 수용합니다. 크기와 형태는 제품에 따라 다양합니다.
익숙한 예로는 스마트폰이나 PC의 케이스, 또 자동차나 가전의 외장 등입니다.
인클로저 케이스의 기능은 기계 부품이나 유닛을 한 곳에 모아 배치하기 위해 각각의 위치를 고정하는 것입니다. 또한 정밀한 부품에 먼지가 생기지 않도록 밀폐하거나 충격이나 진동에 의해 부품이 파손되지 않도록 물리적으로 보호하거나 하는 목적도 있습니다.
인클로저 케이스의 주요 종류
인클로저 케이스에는 다양한 종류가 있습니다. 여기에서는, 주요 3종류에 대해서 해설합니다.
판금 케이스
판금 케이스는 철이나 알루미늄 등 금속판이 소재입니다. 의료기기나 산업기기에서는 판금이 많이 사용되고 있습니다.
소재의 상태에서는 평평한 금속판이지만, 절곡 가공이나 용접 가공, 빼기 가공에 의해 목적의 형태로 변형시킵니다. 판금은 전용 금형을 필요로 하지 않기 때문에 초기비용이 싼 장점이 있는 한편, 단가가 높습니다. 따라서 소량 생산에 적합합니다.
수지 케이스
수지 케이스는 플라스틱(합성 수지)으로 만들어진 것으로, 어느 쪽인가 하면 작은 기계에 자주 사용되고 있습니다. 예를 들면, 프린터나 마우스, 센서류, 작은 가전 등입니다.
수지 케이스는 주로 사출 성형에 의해 가공됩니다. 사출 성형이란, 전용의 금형에 녹인 수지를 흘려 넣어 식히고 굳히는 가공 방법입니다.
복잡한 형상으로 가공할 수 있으므로, 다양한 디자인에 대응할 수 있습니다. 수지는 금속에 비해 가볍기에, 운반의 적합성등 무게를 신경 쓰는 제품에도 사용됩니다.
또, 금형을 사용해 자동으로 대량 생산할 수 있으므로, 수지 케이스는 단가를 억제한다고 하는 장점도 있습니다.
다이캐스팅 케이스
다이캐스팅 케이스는 판금 케이스와 마찬가지로 금속을 소재로 하고 있습니다만, 제조 방법이 다릅니다.
다이캐스팅은 알루미늄이나 아연 등의 금속을 녹여 전용형에 흘려 굳히는 가공 방법입니다. 다이캐스팅은 수지의 사출 성형과 같이 대량 생산에 적합합니다. 금형에 의해 복잡한 형상으로 가공 가능하므로 설계의 자유도가 높습니다.
또한 다이캐스트 케이스는 수지보다 강도가 높기 때문에 진동 대책도 가능합니다. 또한 알루미늄 등은 열전달이 좋기 때문에 방열 효과를 목적으로 사용되는 경우도 있습니다.
인클로저 케이스 설계의 기초 지식
여러 종류가 있어, 폭넓게 사용되고 있는 케이스입니다만, 다음에 설계의 기초나 흐름에 대해 해설합니다.
원래 인클로저 케이스 설계란?
기계 설계는 「구조 설계」와 「기구 설계」의 두 가지 유형으로 나뉩니다.
구조 설계는 움직이는 부품이 없고 다른 부품을 유지하거나 수납하는 목적입니다. 한편, 기구 설계에서는 움직임이 있는 부품을 설계합니다.
인클로저 케이스는 움직임이 없는 부품이므로 구조 설계에 포함됩니다.
인클로저 케이스 설계의 흐름
인클로저 케이스 설계는 기본적으로는 다음과 같은 흐름으로 진행해 갑니다.
1. 기획
우선, 제품에 어떤 기능이 필요한지, 타겟으로 하는 고객은 누구로 어떻게 사용되는지 등을 결정합니다. 기획부서가 중심이 되어, 설계, 판매, 생산 등 제품에 관련하는 인원이 다양한 항목을 검토합니다.
케이스 설계와 관련된 항목은 디자인을 중시하는 제품인지 여부, 사용 환경, 무게, 크기, 목표 비용, 생산지 및 판매하는 국가의 법규제 등입니다.
2. 구상 설계
다음으로 인클로저 케이스의 크기나 디자인 등을 결정합니다. 기획 사양에 근거해, 어떠한 부품이 필요한지, 재료를 어떻게 하는지 등을 결정해 갑니다.
구상 설계를 완료하는 단계로서 기획 사양을 달성할 수 있는지 판단하기 위해 리뷰를 실시하는 경우도 많습니다.
3. 상세 설계
3DCAD를 사용하여 모델을 작성하고 도면을 작성합니다.
인클로저 케이스는 다양한 부품과 유닛을 유지하므로 각 부품의 설계 담당자와 커뮤니케이션을 조밀하게 하여 형상을 결정해 나갑니다.
기획 사양대로의 기능을 달성할 수 있을지 어떨지는, 상세 설계로 정해져 옵니다. 강도 계산이나 열유체 시뮬레이션 등을 실시하여 목적대로 설계되어 있는지 확인합니다.
디자인에 따라서는 인클로저 케이스의 표면 처리를 하는 경우도 있습니다. 디자인 전문으로 검토할 부서가 있는 경우에는 먼저 요청을 확인해야 합니다. 또한 가공 가능 여부는 생산 준비 부서에 확인합니다.
4. 시험 제작 · 시험 제작품 평가
설계한 인클로저 케이스를 시험 제작 하여 다양한 평가를 실시합니다. 양산전에, 목적의 기능이 나오고 있는지를 평가하거나, 생산성, 비용, 포장재의 검토, 각종 인증의 취득 등을 실시하기도 합니다.
시험 제작 평가 단계에서 문제를 발견하면 원인을 분석하고 대책 취합니다. 경우에 따라 인클로저 케이스 형태와 재료를 변경할 수 있습니다.
제품에 따라 다르지만 시험 제작은 여러 번 실시하여 검증 데이터를 얻습니다. 마지막으로 양산으로 이행할 수 있는지 확인 리뷰를 실시합니다.
5. 양산
시험 제작 평가가 완료되면 최종 양산 공정에서 인클로저 케이스를 제작합니다. 재료와 형상은 물론, 포장재와 가격, 물류도 모두 양산으로 이행합니다.
상세 설계시의 검토나 시험 제작 평가가 제대로 되어 있으면, 양산시의 문제를 줄일 수 있습니다. 누출이 없도록 주의합시다.
인클로저 케이스의 재료
인클로저 케이스의 재료는 크게 나누면 금속 또는 비금속의 2 종류입니다. 필요한 기능과 사용 환경, 중량 및 비용 등을 고려하여 적절한 재료를 선택합니다.
금속
금속은 「철강」과 「비철금속」으로 크게 나뉩니다. 철강은 스테인레스나 스틸, 표면 처리 강판이나 열간 압연 강판, 냉간 압연 강판이 대표적입니다.
비철금속은 알루미늄이나 티타늄, 아연, 구리 합금판 등입니다.
비금속
비금속은 「무기 화학물질」, 「유기화학물질」, 「복합재료」 등입니다.
무기화학물질은 세라믹, 유기화학물질은 플라스틱이나 고무 등으로, 복합재료는 섬유 강화 플라스틱 등입니다.
인클로저 케이스 설계에서 주의해야 할 포인트
인클로저 케이스 설계에서는 특히 다음 3가지에 주의가 필요합니다.
고객의 요청을 명확
고객에 따라서는 인클로저 케이스에 요구하는 기능과 디자인은 전부 다릅니다. 제품을 완성하고 나서 생각했던 것과 다르다고 하는 트러블이 되지 않게, 사전에 자세히 요망을 듣고 요구 사양을 명확하게 해야 합니다.
비용이나 납기의 문제로, 모든 요구를 만족시킬 수 없는 경우도 있습니다. 무엇을 우선할 것인가를 생각해, 비용이나 품질, 납기의 밸런스를 취해 설계를 진행합니다.
커뮤니케이션에 유의
고객뿐만 아니라 기획부서나 다른 부품의 설계자, 생산 준비구, 조립 공정의 작업자 등 다양한 사람과의 커뮤니케이션도 중요합니다.
상위 공정에서 전송 누출과 인식 차이가 있으면 큰 문제로 이어질 수 있습니다. 예를 들면, 조립할 때의 나사 조임의 순서 등, 세세한 점에도 주의가 필요합니다.
필요에 따라 지시서 작성 등 문서를 이용한 커뮤니케이션도 활용합니다.
시제품 만들기
최근에는 3D CAD에서의 설계가 당연해지고 개발 비용 절감을 위해 3D 모델을 사용하여 가공 및 조립 검토를 실시하는 기업도 늘고 있습니다.
그러나, 수지의 두께의 편차나, 판금의 절곡 간섭 등, 3D 모델만으로는 간과할 가능성이 있습니다. 3D CAD로 판금의 절곡과 다른 부품과의 조합을 시뮬레이션하고 사전에 간섭을 발견할 수 있는 것도 있습니다. 그러나 시제품을 제작하고 현물 확인을 하고, 양산 전에 문제를 발견하는 것 역시 중요하므로, 시뮬레이션은 균형 있게 활용합시다.
정리
인클로저 케이스 설계에 대해서, 종류나 특징, 주의해야 할 포인트등을 해설했습니다. 인클로저 케이스는 모든 기계에서 필요한 부품으로 고객이 직접 접촉할 수 있으며 조심해서 설계해야 합니다.
요구 사양을 바탕으로 적절한 재료와 가공 방법을 선택하여 필요한 검증을 실시합시다. 양산 문제를 방지하려면 현물 확인이 중요하며 시험 제작 평가를 활용합시다.
