파트별로 다른 공정을 적용한, 히트펌프 가이드

기계 / 산업
♦ 제품용도 : 유체 테스트 목업
♦ 제조방식 : 3D프린팅(SLA, SLS), ABS-Like, PA12
♦ 중점사항 : 파트별 중점사항 선택적 반영

제작 배경

의뢰 기업은 히트펌프 등의 냉난방 장치 부품을 생산하기 이전
유체 흐름을 테스트하기 위한 가이드를 의뢰하셨습니다.
테스트 과정에서는 유랑 제어, 조립 및 유지보수의 용이성, 순환 구조 등을 확인할 예정이었습니다.

 

목적을 위해서는 설계 외의 요인으로 유체가 새지 않도록
①프레임의 표면에 요철이 적어야 했으며, ②결합이 섬세하게 이루어질 필요가 있었습니다.

 

히트펌프 가이드 메인 이미지

 

본 프로젝트에서는 테스트 목적을 고려하여 정밀 제작에 집중했습니다.
제품 형태가 복잡하고 부품이 다양한 편이기에 조립성을 염두에 두어 설계했으며,
의뢰 기업과 상의하에 각 파트에 알맞은 공법과 재료를 사용했습니다.

 

제작 과정

3D 모델링

제작에 앞서 각 부품을 모델링하여 3D 도면화하는 과정을 거쳤습니다.

 

모델링을 할 때에는 소재나 공법 외에도 프린팅 형태와 수량을 고려해야 합니다.
일례로 두께가 있는 부품은 내부 밀도를 조정하여 경제적인 제작을 진행할지 생각해 볼 수 있습니다.
공정 특성상 내부가 비어 있는 형상 제작이 가능하기 때문입니다.
이처럼 공정 전체를 염두에 두고 모델링을 진행하면 보다 효율적인 결과물을 얻을 수 있습니다.

 

이번 프로젝트에서는 결합을 고려해 공차를 조절했습니다.
알맞은 공차 수치는 소재와 공법에 따라 차이가 날 수 있습니다.
유체 테스트 제품 구현 시 주로 사용할 SLA와 SLS는 치수 정확도가 높은 공법입니다.
적절한 공차는 0.2에서 0.4mm 사이로, 각 부품 형태에 맞게 조절하여 적용합니다.

 

히트펌프 가이드 모델링

 

부품 모델링이 끝나고 모델 사이 간섭 여부와 수치, 비율을 마지막으로 점검했습니다.

 

3D 프린팅

SLA 방식

추후 ABS 소재로 사출할 파트는 SLA 방식과 ABS-Like로 제작했습니다.

 

SLA 공정은 정밀하게 구현되는 제품 표면이 특징입니다.
적층면이 거의 보이지 않으며 문지르면 금형 사출로 양산된 플라스틱 블록을 만지듯 매끄러운 느낌이 납니다.
이러한 특징 덕에 전시용 제품을 제작할 때 유용하게 사용됩니다.

 

ABS-Like는 피규어나 조립품에 자주 사용되는 3D 프린팅 소재로,
합성 플라스틱 중 하나인 ABS와 유사한 물성을 지니고 있습니다.
후가공이 용이한 편이라 원하는 형태로 가공하거나, 표면을 다듬어 퀄리티를 높이기에 좋습니다.

 

히트펌프 가이드 SLA

 

유체가 지나갈 구멍이나 원형 체결부 등 미세한 부위가 깔끔하게 제작되었고,
유체 저항을 최소화하는 매끈한 표면을 확인할 수 있었습니다.

 

 

SLS 방식

일부는 증발기에 해당하는 부품으로 이물질이 쌓이거나 손상되기 쉬운 파트입니다.
의뢰인의 요구사항을 반영하여 SLS 공정과 PA12로 제작했습니다.

 

SLS는 실제 사용할 제품과 전자 관련 제품 제작 시에 활용되곤 하는 산업용 3D 프린팅 공정입니다.
서포트가 생기지 않아 미세한 두께의 제품 외 대부분의 형상을 구현할 수 있으며,
그라파이팅 후처리를 통해 매끄러운 표면을 만들 수 있습니다.
해당 과정에서는 유체 흐름에 지장이 없도록 기본적인 후처리를 진행했습니다.

 

PA12는 산업용 플라스틱의 일종으로 타 3D 프린팅 소재에 비해 내구성이 높은 축에 속합니다.
내화학성과 내마모성을 지니는 등 화학적인 성질과 물리적인 성질이 뛰어나기에,
다량의 유체와 이물질을 감당할 수 있습니다.

 

증발기 SLS

 

의도한 모양대로 정밀하게 제작이 완료되었습니다.
전체적인 형상을 보았을 때 너비가 줄어들거나 일정한 너비를 유지하는 등
테스트를 위해 다양한 형태로 제작된 파트입니다.

 

 

최종 제품

SLA와 SLS 방식을 사용하여 히트펌프 가이드를 완성했습니다.

 

히트펌프 가이드 최종 제품

 

3D 프린팅 공정에서는 제품 여러 개를 동시에 제작하여 제작 시간을 단축시킬 수 있습니다.
제품의 형태와 관계없이 동시 제작이 가능하며, 금형 제작을 따로 요하지 않아 제작 속도가 빠른 편입니다.
제품 수량 2,000개 이하의 소량양산에서는 타 공정보다 유리하기에 해당 방식으로 제작 진행했으며,
다양한 형상의 부품을 병렬 출력하여 재료비와 시간을 단축했습니다.

 

마치며

유체 흐름이 고르게 분배될 수 있도록 설계에서부터 오차 범위에 대해 면밀히 따져 제작한 건입니다.
표면 퀄리티에 중점을 둔 공정과 재료로 유체 흐름을 고르게 만들기 위해 신경을 기울였습니다.
제작된 가이드는 조립 검토 이후 의뢰 기업에 전달했습니다.

 

한양3D팩토리는 시제품 제작 전문 기업으로,
언제나 의뢰 기업의 목적을 고려하여 적절한 공법과 소재를 추천해 드리고 있습니다.
홈페이지 우측 상단이나 하단의 제작 문의를 눌러 빠른 상담이 가능합니다.

#3D프린팅 #3D프린팅업체 #플라스틱제품 #시제품 #제품제작 #시제품제작 #3D프린터 #3Dprinting #3D프린트 #3D프린트업체 #3D프린터업체 #유체테스트 #테스트용시제품 #워킹목업 #3dp #소량양산 #히트펌프 #가이드 #히트펌프가이드 #히트펌프프레임 #금형 #양산