실리콘 래피드 프로토타이핑: 종합 가이드 | JS Precision

실리콘 신속한 프로토타입 제작은 유연성, 밀봉 또는 생체적합성과 관련된 모든 프로토타입 제작에 필수적인 기술 입니다.

의료 기기의 개스킷 밀봉부터 가전 제품의 방수 부품까지, 고품질 실리콘 프로토타입을 빠르게 확보하면 R&D 프로세스가 크게 가속화되고 개발 위험이 줄어듭니다.

다음 가이드는 실리콘 래피드 프로토타입 제작의 핵심 지식을 이해하는 데 도움이 되도록 실리콘 래피드 프로토타입 제작의 전체 프로세스를 안내합니다.

또한 JS Precision이 첨단 신속 툴링 기술과 전문적인 경험을 통해 컨셉에서 맞춤형 실리콘 부품까지 원스톱 솔루션을 제공하여 우회전을 피하고 프로젝트를 효율적으로 진행하는 방법을 공유합니다.

정답 요약

이 가이드를 왜 신뢰하시나요? JS Precision이 핵심적인 신속 프로토타입 제작 프로세스를 공유합니다.

JS Precision은 10년 이상 실리콘 쾌속 조형(SRP) 및 쾌속 조형 분야에 깊이 관여해 왔습니다. ISO 9001 품질 시스템 인증을 획득했을 뿐만 아니라, 의료, 자동차, 가전 산업 분야 500여 개 고객에게 서비스를 제공하여 의료 및 자동차 분야에서 10개 이상의 산업 협력 인증을 획득했습니다.

자동차 부문에서는 신에너지 자동차 회사 3곳을 대상으로 배터리 팩 방수 구조와 완충 구성품에 대한 기능적 프로토타입을 개발하여 테스트 주기를 40% 단축하는 데 도움을 주었습니다.

가전제품 부문에서 우리는 300개가 넘는 핸드헬드 기기에 사용되는 소프트 구성품의 촉감을 최적화했는데, 여기에는 두 개의 스마트 웨어러블 기기 제조업체를 위한 워치밴드 디자인도 포함됩니다.

물론, 이는 헛소리가 아닙니다 . 고객의 고충을 해결하기 위한 저희의 끊임없는 노력의 결과입니다. 이 가이드는 이러한 경험들을 분석, 요약, 그리고 개괄적으로 설명하며, 실제로 발생할 수 있는 문제 해결과 관련된 정의와 프로세스를 다루고 있으므로, 전적으로 신뢰하셔도 좋습니다.

실리콘 신속 프로토타이핑 서비스가 필요하시면 JS Precision이 풍부한 경험과 권위 있는 자격을 바탕으로 고객님의 니즈를 충족시켜 드립니다. 3D 모델만 제공해 주시면 설계 분석을 거쳐 생산에 들어갑니다. 각 프로젝트마다 투명한 절차를 거쳐 효율적인 방식으로 고품질 실리콘 프로토타입을 제작해 드립니다.

실리콘 래피드 프로토타이핑이란 무엇이고 언제 필요한가요?

가이드의 신뢰성에 대해 논의하셨으니, 실리콘 래피드 프로토타이핑(SRP)이 정확히 무엇이고 언제 사용해야 하는지 궁금하실 겁니다. 아래에서 두 부분으로 나누어 자세히 설명드리겠습니다.

실리콘 래피드 프로토타이핑이란?

실리콘 쾌속 조형(SRP)은 다양한 쾌속 제조 금형을 사용하여 소량의 실리콘 부품을 생산하는 일련의 기술을 말합니다. 최종 하드 툴링(Hard Tooling)에 앞서 설계, 기능, 조립 및 시장 반응을 확인하는 필수 단계입니다 .

이 기술은 많은 고객이 대량 생산에 앞서 설계상의 결함을 발견하는 데 도움이 되었고, 그로 인해 나중에 더 큰 손실을 입는 것을 방지할 수 있었습니다.

일반적인 응용 프로그램 시나리오

1. 기능 테스트: 실제 적용에서 올바른 성능을 발휘하는 데 필요한 씰, 방수 구조, 쿠션 구성 요소가 포함됩니다.

예를 들어, 우리는 자동차 전자 제품 고객을 대신하여 자동차 센서용 실리콘 씰을 테스트하여 비가 오는 주행 조건을 시뮬레이션하여 실제로 방수가 되는지 확인하고 설계상의 차이점을 미리 강조했습니다 .

2. 사용자 경험 평가: 핸드헬드 기기의 소프트 구성 요소의 촉감성과 인체공학을 테스트하여 제품 사용을 더욱 편안하게 만듭니다.

3. 임상 전 시험: 후속 의료 인증을 준비하기 위해 동물이나 실험실에서 실시하는 의료 기기의 프로토타입을 개발하는 과정입니다.

4. 마케팅 및 크라우드 펀딩: 잠재 고객과 투자자를 유치하기 위해 홍보 활동이나 크라우드 펀딩 사이트를 위한 고품질 디스플레이 샘플을 제작합니다.

그림 1: 실리콘 프로토타입은 실리콘 소재로 제작된 제품의 물리적 모델입니다. 이를 사용하여 대량 생산 전에 디자인 테스트, 기능 평가, 아이디어 검증을 수행할 수 있습니다.

디지털에서 물리적으로: 실리콘 프로토타입은 어떻게 만들어질까?

이제 실리콘 프로토타입이 필요한 시점을 알았으니, 다음 질문은 디지털 3D 모델을 실제 실리콘 부품으로 어떻게 제작하느냐는 것입니다. 두 가지 주요 방법이 있는데, 아래에서 설명드리겠습니다.

진공 주조

부드러운 실리콘 몰드는 일반적으로 3D 프린팅이나 CNC 가공으로 제작된 마스터 템플릿을 사용하여 복제됩니다. 그런 다음 액상 실리콘을 캐비티에 주입하고 진공 상태에서 경화합니다.

기포 발생을 방지하기 위해 진공도를 -0.095MPa 이하로 제어합니다. 이는 실리콘 프로토타입 외관 합격률 99% 이상을 달성하는 데 매우 중요합니다. 이 공정은 일반적으로 소량 생산이 필요한 많은 고객에게 권장됩니다.

• 장점: 금형 비용이 매우 낮고, 속도가 빠르며, 실리콘으로 5~30개의 프로토타입을 만드는 데 적합하며, 외관과 성능이 뛰어납니다.
• 단점: 금형 수명이 짧음(대략 15~25회 사이클), 대량 생산에 적합하지 않음 .

신속한 프로토타입 제작

알루미늄 금형이나 연성 강철 금형과 전용 액상 실리콘 사출 성형기 등의 신속한 툴링을 사용하여 생산합니다.

예를 들어, 가전제품 고객을 위한 금속 접점이 있는 실리콘 버튼을 생산할 때, 저희는 정밀 툴링을 사용하여 인서트 동축 오차를 ≤0.05mm 로 보장합니다. 이러한 방식은 특정 배치 요구 사항을 가진 고객에게 더욱 적합합니다.

• 장점: 부품 품질의 일관성이 우수하고, 인서트로 성형할 수 있으며, 금형 수명이 길어(수백~수천 사이클) 소량 생산으로 가는 다리 역할을 합니다.

그림 2: RTV 실리콘 캐스팅은 시각적 표현 프로토타입을 빠르게 제작하는 데 탁월한 비용 효율적이고 빠른 생산 방식입니다.

속도의 엔진: 실리콘 고무 부품의 신속한 프로토타입 제작 프로세스는 무엇인가?

두 가지 제조 방법을 이해하셨다면, JS Precision이 실리콘 고무 부품을 쾌속 프로토타이핑하는 과정을 단계별로 구체적으로 어떻게 완료하는지 궁금하실 것입니다. 이제 각 단계의 이해를 돕기 위해 JS Precision 의 표준화된 6단계 프로세스를 소개해 드리겠습니다 .

1. 설계 분석 및 DFM: 3D 모델을 검토하고 실리콘의 1.5-3% 수축률을 고려하여 치수 사전 보정을 수행하고, 실리콘의 특성에 따라 분리선 위치의 드래프트 각도 수정 및 개정에 대한 제안을 제공하여 생산에서 발생할 수 있는 문제를 방지합니다.

2. 마스터/금형 가공: 필요한 공정에 따라 광중합 기술인 SLA/DLP/LCM(층 두께 0.05mm, 표면 거칠기 Ra 0.8μm 미만)이나 CNC 가공을 적용하여 고정밀 마스터 금형이나 신속한 툴링을 제작합니다.

3. 재료 준비 및 색상 매칭: 적합한 경도와 성능을 갖춘 액상 실리콘을 선택하십시오. 예를 들어, 미끄럼 방지 손잡이에는 Shore 50A 실리콘을 권장합니다. 또한, 외관 및 사용 요건에 부합하는지 확인하기 위해 정밀한 색상 매칭을 수행합니다.

4. 진공주조/사출성형: 실리콘 성형은 클린룸과 같이 엄격하게 관리되는 환경에서 수행되어 생산되는 모든 부품의 품질을 보장합니다.

5. 경화 및 후처리: 열처리 및 경화를 거친 후 모서리 제거 및 플래시 세척을 거쳐 부품을 더욱 균일하게 만듭니다.

6. 철저한 검사 및 납품: 신속한 프로토타입 실리콘 고무 부품은 납품 전에 치수, 외관 및 기능 면에서 검사를 거쳐 고객의 요구 사항을 충족합니다.

래피드 툴링은 비용 면에서 기존 성형과 어떻게 비교됩니까?

이 과정을 이해하면 비용이 가장 중요한 고려 사항일 것입니다. 쾌속 툴링과 기존 성형 비용의 차이는 얼마나 될까요? 편의를 위해 아래에 표 형식으로 정량적 비교를 첨부했습니다.

비용 차이의 정량적 비교

전략적 중요성

신속한 툴링을 통해 강철 금형에 대규모 투자를 하기 전에 수백 개에서 수천 개의 맞춤형 실리콘 부품을 비용 효율적으로 생산할 수 있습니다. 이를 통해 적절한 시장 테스트와 설계 반복이 가능해져 전반적인 프로젝트 위험과 재정적 압박을 크게 줄일 수 있습니다.

예를 들어, 가전제품 분야의 한 고객은 저희의 신속한 툴링을 사용하여 실리콘 시계줄 프로토타입 200개를 제작하여 초기 투자 비용을 약 3만 달러 절감했습니다 . 실제로 많은 고객이 대량 생산 전에 설계를 최적화하기 위해 이 방법을 활용하고 있습니다.

초기 금형 투자 비용이 부담스럽다면 JS Precision의 신속한 툴링 서비스를 이용하면 금형 비용을 60~80% 절감하고, 최단 시간 내에 맞춤형 실리콘 부품을 생산하고, 프로젝트 위험을 줄일 수 있으며, 소량 생산에도 적합합니다.

그림 3: 경제적 관점에서 볼 때, 신속한 프로토타입 제작은 일반적으로 초기 투자가 적게 필요한 반면, 전통적인 금형 제조는 제조에 상당한 선행 투자가 필요합니다.

의료용 실리콘 프로토타입에 대한 특별 요구 사항은 무엇입니까?

프로젝트가 의료 분야와 관련된 경우, 의료용 실리콘 프로토타입과 관련된 특별 요건을 반드시 파악해야 합니다. 이는 후속 시험 및 등록과 직접적인 관련이 있으므로 결코 가볍게 여겨서는 안 됩니다. 아래에 세 가지 핵심 요건이 설명되어 있습니다.

1. 재료 인증: 실리콘의 원료는 생체 적합성, USP Class VI 인증, ISO 10993 인증 또는 FDA 인증을 받아야 합니다. 이는 의료 안전의 핵심입니다.

2. 청정 제조: 제조, 특히 후처리는 미생물 및 입자 오염을 방지하기 위해 각각 23±2℃ 및 50±5% 의 일정한 온도 및 습도 조건에서 클래스 10,000 청정실(ISO 클래스 8)에서 수행되어야 합니다.

3. 완벽한 추적성: 재료 배치 번호 및 금형 매개변수부터 생산 배치까지 완전한 문서화에는 공급업체 정보, 검사 보고서 및 작업자 이름이 포함됩니다. 즉, 모든 맞춤형 실리콘 프로토타입을 손쉽게 추적할 수 있으며, 이는 의료기기 등록 신청에 매우 중요합니다 .

성공을 위한 디자인: 맞춤형 실리콘 부품을 위한 핵심 지침은 무엇인가?

고품질 맞춤형 실리콘 부품 제작에는 초기 디자인이 중요한 역할을 합니다. 많은 문제는 잘못된 디자인에서 비롯됩니다. 흔히 저지르는 디자인 실수를 방지하기 위한 몇 가지 기본 디자인 가이드라인을 소개합니다 .

1. 균일한 벽 두께: 벽 두께는 0.5mm에서 5mm 사이로 유지해야 합니다. 두께가 너무 얇으면 완전히 채워지지 않고, 너무 두꺼우면 기포가 생기기 쉽습니다.

한 고객의 성형 결함을 해결하기 위해 밀봉 개스킷 두께를 0.3mm에서 0.6mm로 최적화한 적이 있습니다. 이를 통해 부품의 수축률이 균등하게 유지되고, 자국, 뒤틀림 또는 내부 응력이 발생하지 않도록 했습니다. 이는 부품 성능 보장의 기본입니다.

2. 적절한 드래프트 각도: 생산 중 찢어짐과 손실을 방지하기 위해 부품을 금형에서 원활하게 꺼낼 수 있도록 최소 1°~3°의 드래프트 각도가 제공되어야 합니다.

3. 합리적인 분리선 설계: 분리선의 최적 위치는 엔지니어와 협력하여 결정해야 하며, 제품 사용이나 미학에 영향을 미치지 않도록 중요하지 않은 외관이나 기능적 표면에 배치해야 합니다.

4. 날카로운 내부 모서리는 피하십시오. 두께가 1mm 미만인 부품의 경우 반경(R)은 ≥0.2mm 여야 하며, 두께가 1~3mm인 부품의 경우 반경은 ≥0.5mm 여야 합니다. 응력을 분산하고 재료 흐름을 개선하며 금형 수명을 연장하기 위해 모서리는 충분히 둥글게 처리해야 합니다.

5. 인서트 성형을 고려하세요. 설계 단계에서 금속이나 플라스틱 인서트를 넣을 때 정밀한 위치 지정 구조의 특정 영역을 확보하여 인서트 안정성을 보장해야 합니다.

JS Precision은 맞춤형 실리콘 부품을 생산하는 것 외에도 벽 두께와 드래프트 각도의 세부 사항을 최적화하기 위한 설계 검토 서비스를 제공하여 맞춤형 실리콘 프로토타입을 제작할 때 원활하고 고품질의 생산 공정을 가능하게 합니다.

적합한 파트너 찾기: 고품질 맞춤형 실리콘 프로토타입 서비스를 어디서 받을 수 있을까?

디자인 및 프로세스에 대한 지식도 중요하지만, 적합한 서비스 제공업체를 선택하는 것 또한 매우 중요합니다. 좋은 파트너는 많은 어려움을 덜어줄 수 있습니다. 아래에서는 믿을 수 있는 파트너를 찾는 데 도움이 되는 고품질 서비스 제공업체 선택의 다섯 가지 기준을 알려드리겠습니다 .

1. 기술 및 공정 범위: 진공 주조와 함께 급속 성형 서비스를 제공하시나요? 저희는 진공 주조기 3대와 사출 성형기 2대를 보유하고 있으며, 다양한 단계의 주문을 동시에 생산하여 고객의 요구를 충족 하고 서비스 공급업체의 잦은 변경을 방지할 수 있습니다.

2. 소재 지식 및 재고: 다양한 경도, 색상, 물성을 갖춘 의료용/식품용 실리콘을 제공하시나요? 저희는 10A부터 80A까지의 경도를 갖춘 USP Class VI 및 FDA 인증 실리콘을 보유하고 있으며, 고객의 요구에 맞춰 신속하게 맞춤 제작할 수 있도록 높은 인열 강도와 고온 내성 실리콘도 제공합니다.

3. 업계 경험 및 자격: 신뢰할 수 있는 서비스를 보장하기 위해 해당 품질 시스템 인증을 취득하고 의료, 자동차 또는 가전 산업에 서비스를 제공한 경험이 있습니까?

4. 엔지니어링 지원 역량: 귀하의 팀은 귀하의 도면을 기반으로 한 제작뿐만 아니라 제조 가능한 설계에 대한 세부적인 검토를 제공하여 귀하의 설계를 최적화하는 데 도움을 줍니까?

5. 투명성과 협력: 가격 책정이 투명한가요? 의사소통이 효과적인가요? R&D 팀의 든든한 지원군 이 되어 프로젝트 진행 상황을 파악할 수 있나요?

JS Precision은 다양한 공정, 풍부한 자재 재고, 그리고 업계 자격을 바탕으로 프리미엄 서비스 제공업체에 필요한 다섯 가지 기준을 모두 충족합니다. 엔지니어링 지원을 제공하고 원활한 협업을 통해 맞춤형 실리콘 프로토타입 제작을 위한 최상의 옵션을 제공합니다.

사례 연구: 12주에서 12일로 – 의료용 펌프 다이어프램 임상 시험 가속화

지금까지 수많은 이론과 방법을 논의했으니, 이제 실제 사례를 통해 실리콘 래피드 프로토타이핑의 가치를 직관적으로 느껴보도록 하겠습니다.

클라이언트가 직면한 과제

새로운 주입 펌프를 개발하는 의료 스타트업에는 임상 전 테스트를 위해 정밀한 실리콘 다이어프램 프로토타입이 필요했습니다.

기존 금형 제작 솔루션은 리드타임이 12주에 달하고 비용 도 수만 달러 에 달했습니다. 이는 자금 조달 목표 달성을 지연시킬 뿐만 아니라 중요한 인증 마감일을 놓칠 가능성도 있었습니다. 불안에 떨던 프로젝트 팀은 끊임없이 프로젝트를 추진했습니다.

JS 정밀 솔루션

JS Precision은 문의를 받은 이후 고객과 심도 있는 소통을 통해 긴급한 배송과 높은 비용이라는 핵심적인 문제점을 파악했습니다.

따라서 우리는 다음을 적용했습니다. 알루미늄 합금 소재를 사용하여 간단한 금형 코어를 제작함으로써 신속한 툴링 방식을 구현했습니다. 알루미늄 합금 금형 코어의 가공 정밀도는 ±0.02mm 이내로 제어되어 다이어프램 밀봉 성능 요건을 충족합니다.

한편, 프로토타입은 의료 테스트용이었기 때문에 ISO 10993 인증을 받은 생체적합성 액상 실리콘을 선택했습니다. 후경화를 포함한 전체 생산 공정은 클래스 10,000 클린룸에서 진행되었으며, LSR 사출 성형을 사용하여 프로토타입을 의료 테스트의 요구 사항에 적합하게 만들었습니다.

최종 결과 및 데이터

마침내 우리는 단 12일 만 에 50개의 프로토타입을 납품했고, 기존 방식에 비해 약 80%의 시간을 절약했으며, 금형 비용도 85% 절감했습니다.

고객은 시제품을 수령한 후 1차 동물 실험을 성공적으로 완료했으며, "시제품 성능이 설계 기대치와 완벽하게 일치했다 "고 보고했습니다. 이후 저희의 전문성을 바탕으로 고객은 심혈관 장치 프로젝트의 시제품 제작을 저희에게 맡겼습니다.

시간이나 비용과 관련하여 유사한 과제에 직면하게 되면 JS Precision의 신속한 툴링 서비스는 이 사례 연구에서 보여진 바와 같이 리드 타임을 단축하고 비용을 절감하여 규정을 준수하는 실리콘 프로토타입을 신속하게 제공하도록 도와 프로젝트 성공에 기여할 수 있습니다.

그림 4: 사출 성형 의료용 실리콘 다이어프램

자주 묻는 질문

Q1: 실리콘 고무 프로토타입의 일반적인 리드타임은 얼마입니까?

제조 공정에 따라 리드타임이 다릅니다. 실리콘 고무 프로토타입 진공 주조의 경우 일반적인 리드타임은 3일에서 7일입니다. 급속 사출 성형이 필요한 경우, 부품의 복잡성에 따라 리드타임은 약 2~3주가 소요됩니다.

Q2: 진공 주조로 얼마나 많은 사본을 만들 수 있나요?

진공 주조를 통해 실리콘 프로토타입을 만드는 경우, 단일 실리콘 몰드로 15~25개의 고품질 부품을 만들 수 있으며, 그 수는 부품의 복잡성과 작동 방식에 따라 달라집니다.

Q3: 래피드 툴링과 프로덕션 툴링의 차이점은 무엇인가요?

쾌속 툴링은 일반적으로 알루미늄이나 연강을 사용하는데, 이는 가격이 저렴하고 처리 속도가 빠르며 시제품 제작이나 소량 생산 에 적합합니다. 생산 툴링에는 경화강이 사용됩니다. 이는 긴 수명을 제공하므로 수백만 개의 부품을 대량으로 생산하는 데 적합한 소재입니다.

Q4: 투명하거나 컬러 실리콘 프로토타입을 구할 수 있나요?

네, JS Precision에서는 미적, 기능적 요구에 따라 투명, 반투명 및 다양한 색상의 실리콘 프로토타입을 제공합니다.

Q5: 실리콘 부품의 주요 설계 고려 사항은 무엇입니까?

맞춤형 실리콘 부품을 설계할 때는 균일한 벽 두께, 충분한 구배 각도, 그리고 정확한 모서리 반경과 파팅 라인 설계가 중요합니다. 이를 통해 수축 자국, 찢어짐 및 기타 문제를 방지할 수 있습니다.

Q6: 실리콘으로 만든 프로토타입의 경도는 어떻게 되나요?

JS Precision은 매우 부드러운 쇼어 10A부터 단단한 쇼어 80A까지 일반적인 쇼어 경도 범위 의 실리콘 프로토타입을 제공합니다. 실제 필요에 따라 선택하실 수 있습니다.

Q7: 의료용 실리콘에 대한 재료 인증을 제공하시나요?

네, 의료 프로젝트의 경우 JS Precision은 의료용 실리콘 프로토타입에 대한 요구 사항을 충족하는 USP Class VI 및 ISO 10993과 같은 생체적합성 인증 전체 를 제공할 수 있습니다.

Q8: 생산할 수 있는 실리콘 프로토타입의 최대 크기는 얼마입니까?

JS Precision의 진공 주조 및 쾌속 조형 기술은 수 밀리미터에서 약 500밀리미터 크기의 실리콘 프로토타입 제작을 포함합니다. 이를 통해 대부분의 고객 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

요약

실리콘쾌속 조형은 혁신적인 아이디어를 현실로 구현하는 데 필수적인 역량입니다. 오늘날처럼 경쟁이 치열해지는 시장 환경에서는 속도, 품질, 그리고 전문적인 지도가 모두 필수적입니다.

의료, 자동차, 가전제품 등에서 실리콘 프로토타입이나 맞춤형 실리콘 부품이 필요하시다면 JS Precision의 노하우를 통해 목표를 달성하실 수 있습니다 . JS Precision은 유연하고 밀봉된 부품을 개발하고, 위험을 최소화하며, 설계 단계부터 가치를 창출하는 데 있어 귀사의 전략적 파트너가 되기 위해 최선을 다하고 있습니다.

복잡한 프로세스 결정 때문에 혁신을 포기해서는 안 됩니다. 지금 바로 실리콘 부품 설계 파일을 보내주시면 전문적인 DFM 분석과 투명한 견적이 포함된 종합 솔루션을 제공해 드립니다. JS Precision과 함께 프로세스를 가속화하여 다음 단계의 훌륭한 아이디어를 구체적인 현실로 만들어 보세요.