시제작 검토로 진가를 발휘하는 3D 프린터

40년 가까운 역사가 있으면서 아직 평상시 사용되지 않는 3D 프린터이지만 시제작 검토 시 큰 도움이 됩니다. 최근 기술 혁신으로 저비용화, 다양한 재료, 운영 비용 등이 개선되어 이제 광범위하게 이용될 수 있을 것 같습니다.

3D 프린터란?

3D CAD나 3D CG로 작성된 모델을 녹인 수지나 분말 상태의 수지 등으로 실물 형상을 조형하는 기기입니다.

3D 프린터의 이점과 결점

3D 프린터의 진화는 멈추지 않지만 현재는 이점과 결점이 존재합니다. 다음 세대에는 대부분의 결점이 해결될 것입니다.

이점

• 3D CAD에서 설계한 모델을 그대로 출력(조형)할 수 있습니다.
• 필요에 따라 재료도 선택할 수 있습니다.
• 일반 가공 방법을 이용할 수 없는 형상도 출력(조형)할 수 있습니다.

결점

• 메카니컬 부품처럼 정밀도와 강도가 필요한 부품에는 적합하지 않습니다.
• 출력에 긴 시간이 걸리므로 대량 생산에 적합하지 않습니다.
• 출력을 성공시키기 위해 모델링과 관련된 노하우가 필요합니다.

3D 프린터가 가진 시제작 검토의 장점

3D CAD를 이용한 디지털 시제작 검토로 검증할 수 없는 항목은 실제 시제작을 제작하면서 3D 프린터의 진가를 발휘할 수 있습니다.

① 시제작품의 단납기

현재의 개발 기간 단축이라는 흐름에 대응하기 위해서는 시제작품의 단납기가 필요합니다. 3D 프린터는 일반 시제작품과 달리 도면 작성이나 주문 등을 생략할 수 있으므로 최단으로 시제작품을 손에 넣을 수 있습니다.

② 다양한 설계안(형상, 재료 차이 등)이 가능

개발 기간 중에는 시행 착오를 반복하기 때문에 미리 여러 개의 설계안으로 시제작을 검토하는 것이 이상적입니다. 3D 프린터에서는 3D CAD의 모델이 있으면 즉시 출력할 수 있어 시제작업체에 발주할 필요도 없으므로 시제작 비용도 절감할 수 있습니다.

시제작 검토에서 3D 프린터의 결점을 보완

3D 프린터에는 정밀도나 강도 등의 결점이 있지만 추가 가공 등으로 보완할 수 있습니다. 출력 직후는 면이 거칠어 목업 샘플로 이용할 수 없지만 추가 가공(절삭, 연마)으로 대응할 수 있습니다. 또한 강도 문제도 시제작 검토 시만 부품 형상에 보강 리브 등을 추가하여 대응할 수 있는 경우도 있습니다. 이와 같이 양산품과 달리 시제작품은 3D 프린터에 맞춰 대응할 수 있습니다.

정리

초기의 3D 프린터는 설계 검증 및 양산 부품으로 이용할 수 있는 수준이 아니어서 전혀 보급되지 않았습니다. 그러나 최근 20년 간의 진화는 눈부시고 다양한 재료를 선택 가능하거나 높은 치수 정밀도를 실현할 수 있는 것도 있습니다. 운영 비용이나 양산성 등의 과제를 해결할 수 있으면 공작 기계를 대체하는 시대가 될지도 모릅니다.