3D 프린팅을 통한 시제품 제작 유형 4가지

3D 프린팅 기술은 제품 개발의 전 과정에서 필수적인 도구로 자리 잡고 있습니다. 초기 아이디어 단계부터 실제 양산까지, 3D 프린팅은 시간과 비용을 절약하면서도 빠른 피드백을 가능하게 해줍니다. 이 기술은 특히 시제품 제작 과정에서 그 진가를 발휘하는데, 고객사들이 목적에 맞는 최적의 방식을 선택할 수 있도록 돕는 것이 중요합니다.

본 가이드는 개발, 역설계, 프린팅, 양산이라는 4가지 주요 유형을 중심으로 3D 프린팅을 통한 시제품 제작 방식을 소개합니다. 각 방식은 고객사의 상황과 요구에 따라 달라지며, 제품의 특성, 목적, 예산에 맞는 적절한 해결책을 찾는 것이 핵심입니다.

각 유형별로 핵심 고려 사항과 실제 제작 과정에서 주의해야 할 점들을 아래에서 자세히 알아보겠습니다.

 

1. 개발

개발 유형은 제품 제작의 모든 과정을 3D 프린팅 전문 업체에 맡기는 방식입니다. 아이디어만 있는 상태거나 추가적인 설계 작업이 필요한 고객사에게 특히 유용합니다. 3D 프린팅과 제품 개발 경험이 부족한 경우 시행착오를 줄이고 시간을 단축하기 위해 전문가의 도움이 필요할 수 있습니다. 이 방식은 기획에서부터 제품 개발의 전 과정을 아우르며 고객사의 요구에 맞춰 맞춤형 솔루션을 제공하기 때문에, 이러한 도움이 필요한 의뢰기업에 권장하는 유형입니다.

 

주요 고려 사항

• ⊙ 시장 조사 및 타깃 사용자 분석
• ⊙ 경쟁 제품 분석
• ⊙ 디자인 및 기구 설계
• ⊙ 부품 선정과 최종 생산 단가까지 고려한 설계

한편, 컨셉 디자인만을 가지고 바로 제조를 진행하기를 원하는 의뢰기업도 있습니다. 컨셉 디자인은 제품개발의 작은 일부이며, 향후 제조와 양산을 고려하여 부품 선정과 기구 설계에 현실적으로 접근해야 된다고 안내해 드리고 있습니다. 제품 디자인과 기구 설계 간의 적절한 타협점을 찾아가는 과정이 필요하기 때문입니다.

※ 팁: 초기 개발 과정에서 기구 설계와 기능 구현 간의 균형을 찾는 것이 중요합니다. 컨셉 디자인만으로는 성공적인 제품 개발이 어려울 수 있으며, 실제 양산을 고려한 부품 선정과 설계가 필요합니다.

 

2. 역설계

역설계는 이미 존재하는 제품이나 기성품을 기반으로 개선하거나 복제하는 방식입니다. 3D 스캐닝 기술을 사용하여 실물 데이터를 정확히 측정하고, 이를 바탕으로 정밀한 3D 모델을 생성합니다. 이 과정은 제품을 처음부터 개발할 필요 없이, 시간과 비용을 절약할 수 있는 효율적인 방법입니다.

역설계의 가장 큰 장점은 기존 제품을 빠르고 정확하게 재현하거나 개선할 수 있다는 점입니다. 3D 스캐닝 기술을 활용해 복잡한 형상과 곡면을 정밀하게 복사하고, 필요에 따라 기능을 보강할 수 있습니다. 또한, 단종된 부품이나 고가의 수입 제품을 국산화하여 비용을 절감할 수 있으며, 오래된 기기나 유물의 복원에도 효과적입니다. 이를 통해 시간과 비용을 절약하면서도 높은 정밀도를 유지할 수 있습니다.

 

역설계 주의 사항

• ⊙ 유광 제품이나 투명한 표면은 3D 스캐너가 인식하기 어려워, 표면에 코팅제를 뿌리거나 색을 칠하는 작업이 필요할 수 있습니다.
• ⊙ 제품의 형상이 너무 복잡할 경우, 스캐닝 과정에서 데이터 수집이 어려울 수 있습니다.
• ⊙ 3D 스캐너의 종류에 따라 정밀도가 달라지므로, 사용 목적에 맞는 스캐너를 선택해야 합니다.
• ⊙ 스캐닝한 데이터를 수정하거나 개선할 때는, 소프트웨어에서의 후처리가 필요할 수 있습니다.

※ 팁: 역설계는 주로 정밀한 스캐닝을 통해 진행되며, 3D 프린팅과 함께 사용되는 중요한 기술입니다. 관련 제품이 있으시다면, 참고 제품을 미팅할 때 지참하는 것이 권장됩니다.

 

3. 프린팅

프린팅은 고객사에서 이미 설계한 3D 데이터를 활용하여 제품을 제작하는 방식입니다. 추가 설계나 디자인 작업 없이 3D 프린팅만으로 제품을 제작할 수 있어, 가장 비용 효율적인 방식입니다. 특히, 맞춤형 부품이나 부분적인 수정이 필요한 경우에 적합하며, 오픈 소스 3D 파일을 활용한 간단한 제품 제작에도 많이 사용됩니다.

하지만 설계 데이터가 있다고 해서 모든 3D 프린팅이 성공적인 결과를 보장하는 것은 아닙니다. 몇 가지 주의해야 할 사항들이 있습니다.

 

프린팅 주의 사항

1. 1. 파트 간 간섭 문제: 설계 데이터를 검토하지 않고 바로 3D 프린팅을 진행하면, 파트 간 간섭이 발생해 조립이 불가능할 수 있습니다. 특히 서피스(Surface) 기반의 디자인 툴을 사용할 경우, 부피가 없는 서피스(Surface)를 눈으로 파악하기 어려워 간섭이 생길 수 있습니다. 따라서 어셈블리 데이터를 꼼꼼히 확인하고, 조립 구조와 포지션 정밀도를 반드시 체크해야 합니다.
2. 2. 공차 관리: 3D 프린팅의 소재와 장비에 따라 정밀도와 공차가 다릅니다. 일반적으로 산업용 3D 프린터는 정밀도가 높아 0.1mm 정도의 공차를 유지할 수 있지만, 보급형 프린터는 0.3~0.4mm까지 공차를 고려해야 합니다. 이를 반영하지 않으면, 조립 시 헐거워지거나 맞지 않는 문제가 발생할 수 있습니다.

SLS, SLA, FDM 3D 프린팅

※ 팁: 3D 프린팅은 플라스틱, 레진, 금속 등의 소재들과 다양한 공법을 사용합니다. 제품의 목적에 따른 적절한 소재와 공법을 선정하는 것이 제품 개발 시행착오를 줄이고 리드타임을 단축하는 것에 도움이 됩니다.

 

4. 양산

양산은 시제품 테스트를 마친 후, 대량 생산을 통해 제품의 단가를 낮추는 방식입니다. QDM 금형의 알루미늄 몰드로 3,000개가량의 제품을 생산하거나, 일반 금형으로 3만 개 이상의 제품을 제작할 수 있습니다. 금형 제작은 대규모 양산을 위한 필수 과정으로, 자동화 시스템이 도입되어 효율적으로 생산 단가를 절감할 수 있습니다.

금형을 통한 양산은 초기 비용이 크므로, 반드시 제품 설계가 완벽하게 검증된 후에 진행해야 합니다. 금형은 한 번 제작되면 수정이 거의 불가능하기 때문에, 설계 오류나 변경 사항이 발생하지 않도록 철저한 검토와 프로토타입 테스트가 선행되어야 합니다.

1,000개 이하의 소량 제품은 3D 프린팅을 활용한 소량 양산으로 처리하는 것이 효율적입니다. 이 방법은 금형을 제작하지 않고도 제품을 빠르게 생산할 수 있으며, 설계 수정과 유연성을 제공하여, 맞춤형 제품이나 비정기적으로 필요한 제품 생산에 적합합니다. 특히 형상이 복잡하거나 크기가 작은 제품에 유리합니다.

양산의 주요 장점

• ⊙ 단가 절감: 대량 생산을 통해 제품의 개당 단가를 크게 낮출 수 있습니다. 생산량이 많아질수록 단가가 더 낮아져 비용 효율성이 극대화됩니다.
• ⊙ 자동화 생산: 양산 과정에서 자동화 시스템이 도입되어 생산 속도가 빠르고 인건비 절감이 가능합니다. 특히 대량으로 동일한 품질의 제품을 신속하게 제작할 수 있습니다.
• ⊙ 대량 공급 가능: 양산을 통해 대량의 제품을 짧은 시간 내에 공급할 수 있으며, 대규모 시장 진입이나 급격한 수요 증가에 빠르게 대응할 수 있습니다.

 

※ 팁: 각 제품이 미세하게 달라 품질 일관성이 문제가 될 수 있습니다. 모든 제품이 균일한 품질을 유지할 수 있도록 3D 프린팅과 사출 과정부터 후처리 단계까지 전문가의 꼼꼼한 관리가 필요합니다.

 

마치며

3D 프린팅 시제품 제작은 고객사의 목적과 상황에 맞는 최적의 솔루션을 제공하기 위해 다방면에서 신중한 선택과 준비가 필요합니다. 각 단계에서 발생할 수 있는 문제점과 해결 방법을 미리 이해함으로써, 실패 없이 성공적인 제품 개발을 이룰 수 있습니다.

한양3D팩토리는 각 단계에서 고려해야 할 사항들을 자세히 살펴봄으로써, 고객사의 필요에 맞는 최적의 솔루션을 찾을 수 있도록 돕고 있습니다. 3D 프린팅을 활용한 시제품 제작이 필요한 기업 담당자께서는 아래 배너를 통해 쉽고 빠르게 문의하실 수 있습니다.