JS Precision

제품 디자인의 경우, 엔지니어와 디자이너는 기본적으로 근본적인 질문을 던집니다. 고체 물체를 재료로부터 "분리"할 것인가, 아니면 재료를 사용하여 층으로 "만들 것인가"?

이는 절삭 가공(정밀 CNC 가공)과 적층 가공(3D 프린팅) 사이의 철학적 딜레마와 정확히 같습니다. 둘 다 훌륭한 디지털 제조 기술이지만, 각기 다른 역량을 가지고 있습니다. 올바른 공정을 선택하면 비용 절감, 속도 향상, 그리고 더 나은 제품을 얻을 수 있지만, 잘못 선택하면 예산과 시간 낭비로 이어집니다.

이 가이드는 정확도, 비용, 재료 등의 주요 매개변수에 따라 각 기술의 장단점을 신중하게 고려하여 프로젝트에 가장 적합한 결정을 내리는 방법을 안내합니다. 이 가이드는 CNC 가공 서비스의 실제 사례와 데이터를 기반으로 작성되었습니다.

핵심 답변 요약

왜 신뢰할 수 있을까요? JS Precision의 실제 프로젝트 경험에서 얻은 정보입니다.

프로세스 비교 가이드의 신뢰성을 판단하려면 가이드에 실제 프로젝트 경험이 있는지 확인하는 것이 중요합니다.

JS Precision은 설립 8년 이래 항공우주, 의료, 자동차 등 다양한 산업 분야에서 5,000개 이상의 제조 프로젝트를 출하했으며, 전문 CNC 가공 서비스 회사 로서 정밀 CNC 가공 및 3D 프린팅 분야에서 막대한 경험을 축적했습니다.

항공우주 분야에서는 정밀 CNC 가공 기술을 활용하여 티타늄 합금 구조 부품의 치수 공차를 ±0.005mm로 보장합니다. 이미 2,000개 이상의 CNC 가공 부품을 공급했으며, NASA의 엄격한 품질 테스트를 우수한 성적으로 통과했습니다.

의료 산업 분야에서 당사는 수술 도구 부품의 정밀한 요구 사항과 Ra 0.02μm의 표면 거칠기를 충족하고 ISO 13485 의료 품질 시스템 인증을 취득한 맞춤형 CNC 가공 제조 서비스를 제공합니다.

실제 프로젝트에서 얻은 경험을 바탕으로 한 이 튜토리얼에서는 두 프로세스 간의 기본적인 차이점과 두 프로세스 중 하나를 선택해야 하는 이유를 설명하여 콘텐츠를 완전히 신뢰할 수 있도록 합니다.

JS Precision의 정밀 CNC 가공 서비스는 풍부한 실무 경험을 바탕으로 합니다. 부품 요구 사항을 보내주시면 24시간 이내에 솔루션을 제공하고, 프로젝트에 적합한 CNC 가공 부품을 신속하게 배송해 드립니다.

마이크론 전쟁: 차원 정확도에서 누가 승리할까?

이 가이드의 권위를 확립했으므로, 이제 핵심적인 차이점인 치수 정밀도에 대해 살펴보겠습니다 . 미크론 단위의 오차는 부품 성능에 직접적인 영향을 미칠 수 있으므로 3D 프린팅과 정밀 CNC 가공을 비교하는 가장 일반적인 기준으로 간주됩니다.

CNC 가공과 3D 프린팅 정확도 비교

CNC 가공: 신뢰성과 최고의 정확도

CNC 정밀도는 견고한 공구, 견고한 고정구, 그리고 실시간 피드백 시스템을 통해 보장됩니다. 편차는 실시간으로 조정 가능하며, 안정적인 장비 성능을 통해 정확도가 보장됩니다. 부품은 등방성으로 X/Y/Z축 정밀도가 일정합니다. 예를 들어, 정밀 베어링 링의 동축 오차는 고속 피팅 요건을 충족하기 위해 0.002mm로 유지될 수 있습니다.

3D 프린팅: 제어된 정밀도

3D 프린팅 정확도는 층 두께, 재료 수축률, 그리고 기계 보정의 영향을 받습니다. 층 두께가 얇으면 정확도는 높아지지만 시간이 더 오래 걸립니다. 개념 모델이나 하중을 지지하지 않는 부품의 경우 ±0.2mm의 충분한 정확도를 유지해야 합니다. 모터 샤프트 커플링과 같이 엄격한 조정이 필요한 부품은 허용 오차를 확보하고 연마해야 합니다.

결론: CNC 가공은 여전히 절대적인 정밀도와 재현성의 왕입니다 .

단품 또는 일괄 생산은 CNC 가공을 통해 일관된 정밀도를 보장하는 반면, 3D 프린팅의 정밀도는 배치 및 소재 편차에 영향을 받기 쉽습니다. 프로젝트에서 매우 높은 정밀도가 요구되는 경우 정밀 CNC 가공이 더 적합합니다.

5차원 의사결정 프레임워크: 장단점 결정의 핵심 요소

정확도의 차이를 이해하면 5가지 기본 차원을 사용하여 프로젝트 요구 사항에 가장 적합한 프로세스가 무엇인지 결정하는 데 도움이 됩니다.

1. 기하학적 복잡성

• CNC 가공: 프리즘이나 디스크와 같은 일반적인 부품에 가장 적합합니다. 깊은 캐비티(깊이가 직경의 5배 이상)와 미세한 내각은 변위되는 경향이 있습니다.
• 3D 프린팅: 복잡한 구조물 도 추가 비용 없이 제작할 수 있습니다. 생체 공학적 구조물, 내부 유체 채널, 격자 구조물을 하나의 조각으로 주조할 수 있습니다.

2. 기계적 성능 요구 사항

• CNC 가공: 두 부품의 소재는 조밀하게 가공되어 단조 등급의 기계적 강도를 갖습니다. 온도 제어를 통해 내부 응력을 방지합니다. 예를 들어, 알루미늄 합금 브래킷의 인장 강도는 300MPa 이상입니다.
• 3D 프린팅: Z축 강도는 XY축 강도보다 20~30% 낮으며 미세 기공이 형성될 수 있습니다. 열간 등방성 가압 성형은 금속 부품 밀도를 99.8% 이상으로 높입니다.

3. 일괄 생산 및 속도

• CNC 가공: 일체형 부품 생산에는 오랜 시간이 소요됩니다(복잡한 알루미늄 합금 부품의 경우 약 2시간 소요). 병렬 가공은 사이클 시간을 최소화할 수 있으며, 50~500개 부품의 중소 규모 배치 생산에 적합합니다.
• 3D 프린팅: 생산 방식의 변화 없이 여러 종류의 부품을 동시에 출력할 수 있습니다. 1~10개 부품 으로 구성된 소량 생산은 매우 효율적이며, 간단한 플라스틱 모형은 8시간 이내에 제작할 수 있습니다.

4. 재료 활용

• CNC 가공: 절삭 가공, 재료 활용률 70~80% . 100g 티타늄 합금 제품에는 130~140g의 원자재가 필요합니다.
• 3D 프린팅: 적층 제조 방식으로 지지 구조에서 10~15%의 폐기물이 발생하고 금속 분말 재활용률은 약 80%입니다.

5. 초기 투자 및 기술 수요

• CNC 가공: 5축 기계는 가격이 10만 달러가 넘고 도구 라이브러리와 특정 프로그래밍 지식(예: Mastercam)이 필요하므로 진입 장벽이 높습니다 .
• 3D 프린팅: 장비 비용은 유연합니다(데스크탑 장비의 경우 비즈니스 장비의 경우 수천 달러에서 수십만 달러까지 다양함). 하지만 재료와 후처리에 대한 지식이 필요하므로 운영이 쉽습니다.

속도와 충실도: 신속한 프로토타입 제작의 양면

연구개발 과정에서는 프로토타입 제작 요구 사항을 신속하게 처리하고, 정밀 CNC 가공과 3D 프린팅이 모두 각각의 용도로 사용됩니다.

CNC 가공: 기능적 프로토타입 제작의 지름길

CNC 가공을 통해 대량 생산된 소재로 프로토타입을 제작할 수 있습니다. 예를 들어, 알루미늄 합금 하우징 프로토타입은 낙하, 방수, 내구성 등을 직접 테스트하여 생산 결함을 사전에 발견할 수 있습니다.

3D 프린팅: 형태와 조립 검증의 마술사

3D 프린팅은 빠르고 비용 효율적이며, CNC 프로토타입 제작 비용의 3분의 1로 외관, 버튼 배치 또는 조립 검사를 24시간 안에 완료할 수 있습니다. 예를 들어, 저희는 고객사의 휴대폰 케이스 프로토타입 인쇄 및 형태 검사를 24시간 만에 완료했습니다.

희귀한 통찰력: 혼합 사용으로 반복이 가속화됩니다

복잡한 조립을 위한 혼합 공정: 외함 및 비하중 지지 부품을 3D 프린팅하여 정밀하게 제작하고, 모터 지지대 및 구동축과 같은 핵심 부품을 CNC 가공합니다. 이를 통해 조립 확인 및 기능적 신뢰성을 극대화하고 반복 작업을 가속화합니다.

긴급하게 제품 프로토타입 제작이 필요하시다면 JS Precision에서 CNC 가공 온라인 서비스를 제공합니다. 모델 파일을 온라인으로 업로드하실 수 있습니다. 고객의 검증 요구에 따라 CNC 가공 또는 3D 프린팅 솔루션을 추천해 드리고, 검증된 프로토타입을 가장 빠르게 제공해 드립니다.

어떤 공정이 더 많은 재료 선택권을 제공할까?

재료는 부품 성능에 영향을 미칩니다. 두 공정의 재료 범위는 매우 다릅니다. 이러한 차이점을 이해하면 요구 사항에 더욱 적합한 제품을 선택할 수 있습니다.

CNC 가공과 3D 프린팅 소재 비교

CNC 가공: 전통 소재의 바다

CNC 가공에 사용되는 소재는 사실상 무한하며 , 금속(알루미늄, 강철, 티타늄), 엔지니어링 플라스틱(POM, PEEK), 복합재 등 다양한 소재로 구성됩니다. 성능은 검증된 업계 표준을 기반으로 하며, 부품 성능을 정확하게 예측할 수 있습니다.

3D 프린팅: 엄청난 양의 특수 소재

3D 프린팅 재료의 양은 제한적이지만, 용해성 지지체, 유연 수지, 고온 합금 분말 등 특수 소재도 있습니다. 이러한 소재의 성능은 표준 소재와 다를 수 있습니다(예: 3D 프린팅에서 ABS의 내충격성은 일반 소재보다 15% 낮음). 따라서 제조업체의 등급을 참조해야 합니다.

부품에 특수 소재가 포함된 경우, JS Precision의 맞춤형 CNC 가공 서비스를 통해 다양한 표준 소재를 가공할 수 있습니다. 티타늄 합금부터 PEEK 플라스틱 또는 복합 소재까지, 설계 사양에 맞춰 부품 성능을 극대화할 수 있도록 가공해 드립니다.

경제 게임: 소량 생산의 비용 신화

소량 생산에 3D 프린팅을 사용한다고 해서 무조건 비용 효율성이 높아지는 것은 아닙니다. 이는 수량과 복잡성의 문제이며, 비용 구조와 손익분기점을 분석하여 결정할 수 있습니다.

비용 구조 분석

CNC 가공: 비용 = (프로그래밍 + 가공 시간 × 단가) + 재료비. 복잡성이 증가할수록 비용이 더 빠르게 증가합니다 (단순 부품은 약 1.5시간, 복잡한 부품은 8시간 소요).

3D 프린팅: 비용 = (인쇄 시간 × 속도) + 재료 + 후처리 비용. 복잡성은 비용에 큰 영향을 미치는 변수가 아닙니다 (동일한 크기의 부품에 대한 시간 차이는 약 10%입니다).

손익분기점

CNC 가공은 높은 설치 비용(프로그래밍 비용 포함)이 들지만, 생산량이 증가함에 따라 상각 비용이 증가합니다. 반대로 3D 프린팅은 설치 비용이 더 낮으며, 50~100개 품목 사이에서는 두 가지 모두 손익분기점을 형성합니다. 이 수치보다 낮으면 3D 프린팅이 경제적이지만, 이 수치보다 높으면 CNC 가공이 경제적입니다.

JS Precision은 실제 소량 생산 비용을 파악하기 위해 투명한 CNC 가공 가격을 제공합니다. 부품 모델과 필요한 수량만 업로드하시면 프로그래밍, 가공, 재료 및 기타 모든 비용을 간소화하여 가장 비용 효율적인 생산 솔루션을 선택할 수 있도록 도와드립니다.

3D 프린팅과 CNC 가공의 후처리 대안, 어떻게 선택해야 할까요?

후처리는 부품의 외관과 성능에 영향을 미칩니다. 두 작업의 요구사항은 매우 다르므로, 후처리 비용과 노력을 고려하여 선택해야 합니다.

CNC 가공: 기능성과 외관을 더욱 풍부하게 합니다.

• 디버링: 긁힘과 조립 문제를 방지합니다.
• 사포 분사/연마: 표면 질감이 더 좋아짐(무광/거울).
• 양극산화/전기도금/도장: 내식성과 외관이 더 좋습니다.

작업이 잘 개발되어 비용이 저렴하며 부품 크기에 미치는 영향이 최소화됩니다.

3D 프린팅: "빈칸"에서 "부품"으로의 중요한 과정

• 지지대 제거: 특수 도구와 소모품을 사용하여 수행해야 합니다.
• 후경화: 수지 제품은 충분한 강도를 얻기 위해 자외선 조사에 노출되어야 합니다.
• 응력 완화/열간 등압 성형: 금속 부품 내부의 응력을 해소하고 밀도를 높입니다.
• 표면 매끄럽게 하기: 레이어의 입자를 보정합니다(증기 매끄럽게 하기, 분쇄).

후처리에는 시간이 걸리고 비용의 최대 30%를 차지할 수 있습니다.

후처리가 부품 품질에 문제가 될 경우, JS Precision의 CNC 가공 서비스는 부품 요구 사항에 따라 디버링 및 양극 산화 처리와 같은 후처리 절차를 통합하여 추가 후처리 없이도 배송된 부품이 요구 사항을 충족하도록 보장합니다.

강력한 조합: CNC와 3D 프린팅이 하이브리드 제조에서 어떻게 힘을 합치는가

두 가지 접근 방식은 상호 보완적이며, 이를 결합하면 한계를 극복하고 "디자인이 곧 제품"이라는 개념을 실현할 수 있습니다.

최고의 조합 예시

• 3D 프린팅 바디+ CNC 마감: 예를 들어, 금형 인서트의 적응형 냉각 채널의 경우 3D 프린팅 후 정밀 CNC 가공으로 O링 홈을 완성하여 냉각 효과를 40% 높일 수 있습니다.
• 복잡한 기능의 3D 프린팅 + CNC 기반 구성 요소: 예를 들어, 엔진 블레이드의 경우 기본 모양은 CNC 밀링으로 제작되고, 강도와 냉각 기능을 모두 제공하는 3D 프린팅을 사용한 적층 제조 냉각 핀이 있습니다.

가치: 프로세스 제한 깨기

하이브리드 제조를 통해 설계자는 기존 CNC로 가공하기 어려운 세부적인 구조를 구현할 수 있지만, "설계 중심 제조"를 달성하는 데 있어 중요 부품의 정확성과 무결성을 보장할 수 있습니다.

사례 연구: JS Precision이 하이브리드 방식으로 드론 엔진 브래킷을 개발하는 방법

고객의 고통점

한 드론 회사는 경량, 고강도 티타늄 합금 엔진 브래킷을 필요로 했습니다. 초기 설계에서는 전통적인 CNC 밀링을 사용했지만, 두 가지 중요한 문제가 있었습니다.

첫째, 부품 무게가 450g으로 드론 허용 중량을 초과했습니다. 둘째, CNC 가공을 위해 설계에 불필요한 구조가 많이 포함되어 있어 브래킷의 강성이 불필요하게 높아지고 재료 낭비가 발생하며 가공 시간이 길어졌습니다. 단일 부품 가격이 200달러가 넘었고, 고객은 최적의 제조 솔루션을 요구했습니다.

JS 정밀 솔루션

브라켓을 위상학적으로 최적화하여 최소 1.2mm 두께의 중공 격자 구조를 구현했습니다(기존 CNC로는 가공이 어려움). 하이브리드 제조 방식을 채택했습니다.

1단계(3D 인쇄):

최적화된 브래킷 본체는 SLM 금속 레이저 소결 공정을 사용하여 일체형으로 제작되었습니다. 티타늄 합금 분말을 층 두께 50μm로 사용했습니다. 최종 부품 밀도는 99.5%에 도달했으며, 초기 중량은 약 220g으로 제어되었습니다. 내부 응력을 제거하기 위해 인쇄 후 응력 완화를 위한 열처리를 수행했습니다.

2단계(CNC 정밀 가공):

CNC 마무리 작업은 3D 프린팅된 블랭크를 5축 CNC 기계로 가공하여 완료했으며, 엔진 및 동체와의 인터페이스 가공에도 세심한 주의를 기울였습니다. 초경 엔드밀을 사용하여 8,000rpm의 제어 속도로 가공했습니다. 최종 인터페이스의 평탄도는 0.003mm로 유지되었으며, 위치 오차는 ±0.01mm 미만으로 엔진 및 동체와의 조립이 용이했습니다.

결과 비교

• 무게: 첫 번째 CNC 솔루션의 무게는 450g이었지만, JS Precision 하이브리드 솔루션은 최종 부품의 무게를 200g으로 줄여 드론의 무게 제한 내에서 55% 감소 시켰습니다.
• 비용: 첫 번째 솔루션은 부품당 200달러가 넘었습니다. 하이브리드 솔루션은 재료 낭비를 줄이고 가공을 줄임으로써 부품당 140달러로 비용을 절감하여 제조 비용을 30% 절감했습니다.
• 리드타임: 기존 솔루션은 부품 가공에 8시간이 소요되었습니다. 하이브리드 방식은 3D 프린팅에 4시간, CNC 가공에 2시간이 소요되어 전체 시간을 4시간 단축 하고 리드타임도 그에 비례하여 단축되었습니다.
• 성능: 기계적 테스트를 통해 하이브리드 솔루션으로 생산된 브래킷은 원래 솔루션에 비해 피로 강도가 18% 향상 되었으며 강성도 설계 요구 사항을 충족하는 것으로 확인되었습니다.

고객 후기: "JS Precision은 단순히 'CNC 또는 3D 프린팅'으로 우리에게 돌아온 것이 아니라, 획기적인 하이브리드 솔루션을 가지고 돌아왔습니다. 이를 통해 제조 파트너를 선택하는 것은 어려운 과제를 해결할 수 있는 시스템 강점을 선택하는 것이라는 사실을 깨달았습니다." 기술을 통해 공급망 효율성을 최적화하는 관행은 TechBullion 에서도 이전에 언급되고 보도된 바 있습니다.

자주 묻는 질문

질문 1: 장기적으로 3D 프린팅이 CNC 가공을 대체하게 될까요?

아니요. 두 기술의 역동성은 상호 보완적인 것이지, 대체적인 것이 아닙니다. 3D 프린팅은 기존 CNC 가공으로는 불가능한 복잡한 형상을 구현하여 제작 가능 범위를 확장하고 있습니다. CNC 가공은 정밀 CNC 가공, 표준 소재 가공 속도, 그리고 기계적 특성에 대한 확고한 지배력을 유지하고 있습니다 .

Q2: 소량 생산, 최종 사용 부품에 더 적합한 것은 무엇입니까?

이는 부품의 형상에 따라 엄격하게 결정됩니다. 부품의 형상이 단순한 경우(예: 프리즘이나 디스크)에는 CNC 가공이 더 높은 정밀도, 표면 조도, 그리고 균일한 재료 특성을 제공하기 때문에 선호됩니다. 부품의 형상이 복잡한 경우(예: 내부 유동 채널이나 격자 구조)에는 3D 프린팅이 더 적합합니다. 부품 수량이 50~100개를 초과하는 경우(손익분기점), 대부분의 경우 CNC 가공이 비용 효율적입니다.

Q3: 어떤 공정을 거치면 표면 마감이 더 좋아질까요?

CNC 가공은 가공 후 표면 거칠기(Ra)가 0.8μm에 불과하여 더욱 매끄러운 표면을 제공하며, 연마 후에는 0.02μm의 경면 마무리를 얻을 수 있습니다. 3D 프린팅 부품은 층층이 적층되어 층 자국이 발생하며, 표면 거칠기는 3.2~12.5μm입니다. CNC 가공과 동일한 표면 조도를 얻으려면 스팀 스무딩 및 연마와 같은 후처리 기술이 필요합니다.

Q4: STL 파일만 있는데 CNC 가공이 가능한가요?

네, 하지만 문제가 있습니다. STL 파일은 삼각형 메시 모델이므로 가공용 CNC 툴패스를 생성하기 전에 먼저 편집 가능한 CAD 모델(예: STEP 형식)로 변환 해야 합니다. 변환 단계에는 CNC 가공 부품의 무결성에 영향을 미칠 수 있는 잠재적 오류가 포함되어 있습니다. JS Precision은 원본 CAD 파일을 먼저 제공할 것을 권장합니다.

요약

정밀 CNC 가공과 3D 프린팅이 만나는 지점에서 모든 상황에 맞는 만능 해결책은 없습니다. 유일한 현실은 이상적인 공정은 프로젝트의 특정 요구에 가장 잘 적용되는 공정이라는 것입니다. 각 기술의 고유한 강점과 한계를 이해하는 것이 오늘날 제조업의 핵심 역량입니다.

결정을 내릴 때 혼자 고민할 필요가 없습니다. 완벽한 프로세스 디지털 제조 파트너인 JS Precision은 수준 높은 CNC 가공 전문 기업일 뿐만 아니라, 숙련된 3D 프린팅 애플리케이션 컨설턴트이기도 합니다.

CNC 가공 부품 제조든 CNC 기계 온라인 견적이든, 우리는 전문적인 서비스와 정직한 접근 방식을 통해 최적의 제조 솔루션을 얻도록 도와드리고, 설계부터 고품질 부품까지 빠른 속도로 제품을 개발하도록 돕습니다.