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[제조백과] 절삭 가공 VS 3D 프린팅

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  • 3D프린팅

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2023-09-29

목차

    안녕하세요. 이번 시간에는 최근 많은 분야에서 활용도가 높은 3D 프린팅과 CNC 가공에 관해 설명드리겠습니다. CNC 가공과 3D 프린팅은 컴퓨터를 이용한 자동화 공정이라는 점, 활용도가 높다는 점에서 모두 최근 제조업계에서 큰 관심을 받고 있습니다. 따라서 두 제조 방식의 차이점을 명확히 인지하는 것이 중요하다고 생각됩니다.

     

    CNC 가공과 3D 프린팅에 관한 전반적인 차이

    CNC 가공의 경우 저번에 소개해 드렸던 것과 마찬가지로 컴퓨터 수치 기반 제어 시스템이라고 이해하시면 됩니다.

    [제조 백과] CNC 가공 알아보기

     

    반면 3D 프린팅의 경우, 한 층씩 겹쳐 제품의 프로토타입을 제작하는 적측 공정 과정을 기반으로 제품 제작을 하게 됩니다. 이외에도 여러 측면에서 두 방식의 차이점을 설명해드릴 수 있는데요, 워크플로우, 셋업, 제품 제조, 요구 기술, 시간과 비용 측면에서 소개하겠습니다.

     

    절삭 가공과 3D 프린팅 차이

     

    CNC 가공과 3D 프린팅에 관한 항목별 차이

    ※워크플로우: 작업 과정을 통한 정보나 업무의 이동을 의미, 작업 절차의 운영적 측면, 업무 구성/작업자/순서/정보 흐름/업무 추적 등의 정보제공

     

    워크플로우

    CNC 가공과 3D 프린팅의 워크플로우는 대략적인 관점에서는 비슷하다고 할 수 있습니다. 두 가지 방식 모두 CAD에서 부품을 설계하고 이후에 프로그래밍 단계에서 CAD 파일이 실행될 수 있도록 적합한 설정을 하게 됩니다.

     

    하지만 비용에 영향을 미칠 수 있는 소요 시간이나 노동력 등에는 차이가 존재합니다. 이외에도 좀 더 구체적으로 살펴보면 CNC 가공은 부품의 디자인을 CAD를 이용해 작성한 뒤에, 도구의 경로나 절삭 조건 및 원료 유형을 설정하게 됩니다.

     

    반면에 3D 프린팅의 경우 마찬가지로 먼저 CAD를 이용해 부품의 디자인을 설정하지만, 이후 부품의 디자인을 층으로 변환시키는 슬라이싱 과정을 거친 뒤에 프린팅 작업을 시행하게 됩니다.

     

    3D프린팅 슬라이싱 과정

     

    셋업 시간

    전반적으로는 3D 프린팅을 위한 셋업 시간이 적게 소요됩니다. 사용 기술의 종류에따라 구체적인 절차는 상이하지만, 대부분의 경우 재료 장착과 예열만 해 주면 사용할 수 있습니다. 대략적인 소요시간은 5~15분이며 기본적인 프린터 설정이나 슬라이싱 설정을 제외하면 쉽게 3D 프린팅을 실행할 수 있습니다.

     

    반면에 CNC 가공 준비의 경우 툴링, 즉 공작물의 유형에 따라 적합한 공구를 장착하거나, 공작물 을 고정하는 등의 준비 과정을 거친 다음 프로그래밍 단계를 거쳐야만 실제 가공단계가 됩니다. CNC 가공 역시 소요 시간 자체는 크지 않지만 배드이동 등과 같이 반복되는 작업을 준비해야 하는 경우 시간이 지연될 수 있습니다. 정리하면 3D 프린팅의 준비 과정은 프린터 및 슬라이싱 설정 과정을 거치며 CNC 가공은 물리적인 가공 준비 과정을 중점적으로 필요로 합니다.

     

    요구 기술 측면

    3D 프린팅의 파일 준비 과정은 대부분 자동으로 진행됩니다. STL 파일(CAD에서 내보내기된 파일)을 불러온 다음 기술자가 방향과 재료 등을 설정하고 제작 옵션을 선택하게 됩니다. 작업자의 개입이 상당히 적은 편이며 이로인해 공정시간 또한 쉽게 연장되지않습니다. 다시말해 3D 프린팅을 위해 높은 지식을 요구하지 않으며 간단한 교육을 통해서도 충분히 수행가능합니다.

     

    하지만 CNC의 경우 기계 가공 경험 및 프로그래밍 기술이 필요하게 됩니다. CNC 가공을 위해 CAD 데이터를 CAM 프로그램으로 내보내 기계 공정 항목을 수동으로 정의한다는 점이 가장 큰 차이점 중 하나입니다. 이외에도 툴링과 관련하여 부품 고정 방식, 예상되는 기계 공정횟수, 공구 유형, 속도 등을 수동으로 결정해야 합니다.

     

    다시 말해 3D 프린팅은 과정이 대부분 자동으로 시행되어 큰 기술적 지식을 요구하지 않습니다. 반면에 CNC 가공은 수동으로 여러 항목등을 작업자가 직접 설정할 필요가 있어 수준 높은 가공 지식이 필요한 경우가 존재합니다.

     

    부품 제조 측면

    준비 과정에 이어서 실제 제조 단계에서도 앞서 설명한 것처럼 3D 프린팅 공정은 자동화 과정입니다. 반면에 CNC 가공의 경우 수동 작업이 있기 때문에 작업자가 필요한 경우가 많습니다. 시간 측면에서도 3D 프린팅의 경우 부품의 재료나 부피에 좌우되며, CNC의 경우 부품의 재료나 부피와 더불어 부품의 설계 특성에 따라 제조 소요 시간이 달라집니다.

     

    결론적으로 3D 프린팅과 CNC 가공의 가공 소요 시간은 직접적인 비교는 어렵습니다. 하지만 3D 프린팅의 접근성이 상대적으로 높으며 자동화 시스템이 더 활성화 되어있다는 측면에서 보통 가공 소요 시간이 짧은 편입니다. 또한 CNC 가공의 경우 가공이 완료된 이후 품질 향상 등을 위해 후가공이 필요하지만 3D 프린팅의 경우에는 후가공 과정이 때에 따라 필요합니다.

     

    절삭 가공: 절삭 가공과 3D 프린팅의 차이

     

    비용 측면

    시간 측면에서 볼 때 3D프린팅과 CNC 가공 중 어느 방식이 빠르다, 느리다고 말할 수는 없습니다. 방금 소개해드린 것처럼 가공 소요 시간에 영향을 미치는 요소가 다르기 때문인데요, 그렇다면 비용 측면에서 볼 때 두 기술은 어떤 차이가 있을까요?

     

    1. CNC 가공 비용: CNC 가공을 위해서는 전문적인 장비와 도구가 필요합니다. 따라서 초기 투자 비용이나 유지 보수 비용이 높을 수 있으며 이를 위해 전문 기술이나 노동력을 요구합니다.
    2. 3D 프린팅 비용: CNC 가공에 비해 장비의 비용이 다양합니다. 이 경우 제품을 생산하기 위한 재료 비용도 포함됩니다.

     

    결론적으로 CNC 가공은 높은 초기 투자 비용과 유지 비용을 요구하고 3D 프린팅은 경우에 따라 비용의 폭이 상대적으로 넓은 편입니다.

     

    CNC 가공과 3D 프린팅의 보완 관계

    3D 프린터가 트렌드가 되며 많은 분야에서 이용되고 있지만, 제조업의 모든 분야를 담당하기에는 역부족입니다. 대량 생산할 경우에 비용이 많이 발생하며, 시간이 오래 걸린다는 단점이 있습니다. 이외에도 CNC 가공은 3D 프린팅에 비해 정밀한 가공과 재료의 종류에 구애 받지 않는 편입니다.

     

    반면 3D 프린팅은 제품의 출시 전 프로토타입을 생산하는 데 적합하다고 할 수 있습니다. 이 둘의 특성을 이용하여 제품 디자인의 자유도와 생산성을 모두 높이는 것이 가능합니다. 이는 의료기기 산업, 항공 우주 개발 및 설계, 자동차 산업등 많은 분야에서 활용되고 있습니다. 감사합니다.

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