적층 제조와 절삭 제조 비교: 차이점은 무엇인가

현대 산업의 발전에 있어서 가공 기술 많은 새로운 아이디어와 획기적인 발전이 있었습니다. 밀링이나 터닝과 같은 전통적인 절삭 가공 방식에서 빠르게 부상하는 적층 가공(Additive Manufacturing)으로 변화했습니다. 3D 프린팅각 방법은 고유한 장점과 용도를 가지고 있습니다. 기업은 이러한 차이점을 이해해야 합니다. 적층 제조와 절삭 제조의 차이점을 이해하는 것이 중요합니다. 이는 최적의 기술을 선택하는 데 매우 중요합니다. 이 글에서는 두 가지 방법의 특징, 장단점, 그리고 용도에 대해 살펴보겠습니다. 이를 통해 현대 제조 환경에서 다양한 제품과 조건에 가장 적합한 기술을 선택하는 방법을 알 수 있을 것입니다.

아니면 CNC와 3D 프린팅의 차이점이 무엇인지 더 자세히 알아보고 싶으신가요? 나는 당신이 그것을 확인하는 것이 좋습니다 CNC 가공과 SLS 3D 프린팅의 차이점 ~을 위한 더욱 전문화된 통찰력.

적층 제조란 무엇인가요?

적층 제조는 첨단 생산 방식입니다. 재료를 한 번에 한 층씩 쌓아 올려 3D 물체를 제작합니다. 기존의 절삭 가공 방식과 달리, 적층 제조는 재료를 제거하기 위한 절삭 공구가 필요하지 않습니다. 대신 디지털 설계 파일에서 솔리드 부품을 "프린팅"합니다. 이러한 방식은 설계 유연성을 크게 향상시키고, 복잡한 형상의 부품 생산을 가능하게 하며, 재료 낭비를 줄이고 생산 주기를 단축합니다.

주요 기술

바인더 제팅: 바인더 제팅은 3D 프린팅 기술입니다. 분말 재료에 액상 접착제를 분사하여 층층이 물체를 제작합니다. 이 방식은 금속, 모래, 플라스틱, 세라믹 소재에 사용할 수 있습니다. 빠르고 저렴하여 모형과 금형 제작에 널리 사용됩니다.

지향성 에너지 증착(DED): 지향성 에너지 증착(DED)은 금속 분말이나 와이어를 녹여 물체를 만드는 기술입니다. 주로 기존 금속 부품을 수리하거나 개선하는 데 사용됩니다. 항공우주, 자동차, 에너지 산업 등에서 이 기술을 활용할 수 있습니다.

재료 압출: 이 방식은 용융 적층 모델링(FDM)이라고도 합니다. 긴 플라스틱 필라멘트를 가열하고 압출하여 한 겹씩 적층하여 물체를 제작합니다. PLA, ABS, PETG와 같은 플라스틱 소재에 가장 널리 사용되는 3D 프린팅 기술 중 하나입니다.

재료 분사: 재료 분사는 수지와 같은 액상 재료를 층층이 분사하고 경화시켜 미세한 물체를 제작하는 기술입니다. 다양한 소재와 색상의 부품을 제작하는 데 적합합니다. 예를 들어, 주얼리 디자인, 의료 모형, 제품 시제품 등이 있습니다.

파우더 베드 퓨전(PBF): 분말 베드 융합 기술에는 선택적 레이저 용융(SLM)과 전자 빔 용융(EBM)과 같은 기술이 포함됩니다. 이러한 방식은 고에너지 광선을 사용하여 분말 베드에서 재료를 층층이 용융하여 견고한 금속 또는 플라스틱 부품을 만듭니다. 따라서 PBF(분말 베드 융합)는 고정밀, 고강도 부품 제조에 이상적입니다.

시트 라미네이션: 시트 라미네이션은 종이, 플라스틱, 금속 등의 얇은 재료를 절단하고 접합하여 물체를 만드는 기술입니다. 대형 모형, 금형, 공구를 제작하는 비용 효율적인 방법입니다.

광중합 탱크(VAT 광중합): 이 방식에는 광조형(SLA)과 디지털 광처리(DLP)가 포함됩니다. 빛을 사용하여 액상 레진을 층층이 경화시킵니다. 이 방식을 사용하면 매우 정밀한 부품을 제작할 수 있습니다. 치과 장비, 의료 모형, 복잡한 소비자 제품의 시제품 등이 그 예입니다.

적층 제조의 이점

• 디자인 유연성: 적층 제조를 이용하면 추가 단계 없이 복잡한 모양과 내부 구조를 만들 수 있습니다.
• 높은 재료 활용도: 전통적인 제조 방식과 달리, 적층 제조는 필요한 재료만 사용하기 때문에 재료 낭비가 거의 없습니다.
• 신속한 프로토타입 제작: 설계부터 완제품까지 신속하게 진행할 수 있는 능력은 개발을 크게 가속화합니다.
• 맞춤 제조: 적층 제조는 특정 고객 요구 사항을 충족하는 개인화되고 맞춤화된 제품을 만드는 데 이상적입니다.

적층 제조의 한계

• 느린 생산 속도: 적층 제조는 적층 방식으로 제작되므로 기존 대량 생산 방식보다 시간이 오래 걸립니다.
• 제한된 재료 선택: 모든 재료가 적층 제조에 적합한 것은 아닙니다. 특히 일부 고성능 합금 및 복합재의 경우 더욱 그렇습니다.
• 표면 품질 및 정확도: 적층 제조 기술을 사용하여 생산된 일부 부품은 후속 가공이 필요할 수 있습니다. 이를 통해 필요한 표면 품질과 치수 정확도를 얻을 수 있습니다.
• 더 높은 비용: 특히 금속의 적층 제조에서는 장비와 재료 비용이 높기 때문에 소량 생산에 적합합니다.

적층 제조를 언제 사용해야 하나요?

• 프로토타입 제작: 제품 개발의 초기 단계에서 신속한 반복적 설계와 테스트를 실시합니다.
• 복잡한 부품: 기존 공정으로는 생산할 수 없거나 생산 비용이 매우 많이 드는 복잡한 기하학적 형태의 제품에 적합합니다.
• 소량 생산: 의료용 임플란트, 항공우주 부품 등 맞춤형 또는 한정판 제품을 생산하는 데 사용됩니다.
• 가벼운 디자인: 적층 제조는 무게 감소와 최적화된 성능이 필요한 경량 구조물을 만드는 데 사용됩니다.

절삭 가공이란 무엇인가?

절삭 가공은 전통적인 생산 공정입니다. 이 공정에서는 원자재의 일부를 제거하여 원하는 부품이나 제품을 얻습니다. 이 공정에는 일반적으로 여러 유형의 절삭이 포함됩니다. 여기에는 다음이 포함됩니다. 갈기, 선회, 드릴링 및 연마. 이러한 제품은 단단한 블록에서 재료를 정확하게 제거하여 특정 모양과 크기를 만들도록 설계되었습니다.

주요 기술

마모(연마 가공): 연마 기술은 연삭 휠이나 기타 연마재를 사용하여 공작물 표면을 절삭하여 정밀한 치수와 표면 조도를 얻는 기술입니다. 일반적인 연마 방법으로는 표면 연삭, 원통 연삭, 그리고 무심 연삭이 있습니다. 이 기술은 금속, 세라믹, 유리와 같은 경질 재료에 적합하여 고정밀 부품 및 공구 제조에 널리 사용됩니다.

CNC 가공 센터: CNC(컴퓨터 수치 제어) 머시닝 센터는 컴퓨터 제어 절삭 공구(예: 커터, 드릴)를 사용하여 다축 가공을 수행합니다. CNC 기술은 선삭, 밀링, 드릴링, 태핑 등 다양한 가공을 수행할 수 있으며 거의 모든 금속 및 플라스틱 소재에 적합합니다. CNC 기술의 장점은 높은 가공 정확도, 높은 수준의 자동화, 그리고 복잡한 부품의 대량 생산에 적합하다는 것입니다.

방전 가공(EDM): 방전 가공(EDM)은 방전으로 생성된 고온과 고압을 통해 재료를 국부적으로 용융 및 증발시켜 복잡한 형상과 미세한 표면을 형성하는 데 사용됩니다. EDM은 특히 절삭이 어려운 경질 소재의 가공에 적합합니다. 경질 합금과 경화강이 그 예입니다. 따라서 금형 제작 및 정밀 부품 가공에 자주 사용됩니다.

레이저 절단: 레이저 절단은 고출력 레이저 빔을 사용하여 재료를 녹이거나 기화시켜 정밀 절단합니다. 이 기술은 금속, 플라스틱, 목재, 섬유 등 다양한 소재에 적합합니다. 복잡한 형상을 고정밀로 절단할 수 있기 때문입니다. 레이저 절단은 판금 가공, 광고 간판 제작, 의료 기기 제조 등에 널리 사용됩니다.

워터젯 절단: 워터젯 절단은 고압 워터젯(때로는 연마재를 첨가함)을 사용하여 재료를 절단합니다. 따라서 열이 발생하지 않고 재료 변형을 방지할 수 있습니다. 금속, 유리, 세라믹, 복합 재료 등의 절단에 적합합니다. 또한, 열에 민감한 재료 및 형상 가공 재료 가공에도 특히 적합합니다. 워터젯 절단은 항공우주, 자동차 제조 및 건설 분야에서 널리 사용됩니다.

절삭 가공의 장점

• 높은 정밀도와 표면 품질: 정밀 가공을 통해 절삭 가공은 매우 높은 치수 정확도와 표면 마감을 달성할 수 있습니다.
• 다양한 소재: 금속, 플라스틱, 목재, 복합재료 등 거의 모든 고체 재료를 절삭 가공으로 가공할 수 있습니다.
• 성숙한 처리 기술: 재료 절감 제조 기술은 대규모 산업 생산에 적합하게 확립되었으며, 다양한 도구와 장비로 지원됩니다.
• 효율적인 재료 활용: 절단 경로와 가공 매개변수를 최적화하면 재료 낭비를 효과적으로 줄일 수 있습니다.

감소된 재료 제조의 한계

• 재료 폐기물: 재료를 제거하는 방식으로 가공하기 때문에 재료 낭비가 크고, 특히 복잡한 모양을 가공할 때 그렇습니다.
• 더 긴 처리 시간: 복잡한 부품의 경우, 특히 고정밀 요구 사항이 있는 경우 삭감 제조의 처리 시간이 더 길어집니다.
• 높은 장비 비용: 하이엔드 CNC장비, EDM 공작기계, 레이저 절단장비는 가격이 비싸고, 초기 투자비용이 크다.
• 처리 설계 제한 사항: 삭감 제조에서는 특정 복잡한 내부 구조를 직접 처리하기 어려워 여러 공정이나 특수 공구 고정 장치가 필요합니다.

언제 절삭 제조를 사용해야 할까?

• 고정밀 부품: 금형 제작이나 정밀 기계 부품 등 매우 높은 치수 정확도와 표면 마감이 요구되는 부품을 가공합니다.
• 전통적인 제조 공정: 절삭 가공은 대량 생산에 있어서 여전히 지배적인 공정이며, 특히 금속과 단단한 재료를 가공하는 경우에 그렇습니다.
• 복잡한 기하학: 복잡한 형상을 가공할 때 적층 제조가 여러 가지 이점을 제공하지만, 특히 다축 CNC 기술과 결합할 경우 삭감 제조는 여전히 복잡한 기하학적 모양의 부품을 가공하는 데 신뢰할 수 있는 방법입니다.
• 양산: 제품 설계가 고정되어 있고 수요가 높을 때, 절삭 제조는 대량 생산을 위한 효율적이고 비용 효율적인 솔루션을 제공할 수 있습니다.

관련 자료: CNC 가공 대 SLS 3D 프린팅

적층 제조 vs. 절삭 제조 비교표

적층 제조 및 절삭 제조의 응용

첨가적 제조와 감산적 제조는 모두 현대 제조업에서 중요한 적용 분야를 가지고 있습니다.

적층 제조는 맞춤 제작, 소량 생산, 복잡한 부품 제조에 상당한 이점을 제공합니다. 이와 대조적으로 절삭 제조는 고정밀, 대량 생산, 그리고 전통적인 제조 분야에서 우위를 점하고 있습니다.

특정 생산 요건에 따라 두 가지 제조 방식을 병용하여 사용할 수 있습니다. 이를 통해 생산성과 비용 효율성을 극대화할 수 있습니다.

적층 제조의 응용 분야

프로토타입 제작: 적층 제조 공정을 통해 설계자와 엔지니어는 단시간 내에 설계 모델에서 실제 프로토타입을 생성하여 제품 설계를 신속하게 반복하고 검증할 수 있습니다. 이는 자동차, 가전제품, 의료기기 등의 산업에서 특히 중요합니다.

복잡한 부품 제조: 적층 제조는 벌집 구조나 위상적으로 최적화된 부품과 같은 복잡한 형상과 내부 구조를 제조하는 데 상당한 이점을 제공합니다. 항공우주, 의료, 그리고 고급 소비재 산업에서는 이러한 장점을 활용하여 가볍고 고성능의 부품을 생산하는 경우가 많습니다.

맞춤형 제품: 적층 제조는 개인 맞춤형 의료 임플란트, 맞춤형 주얼리, 특수 소비재와 같은 맞춤형 제품 생산에 특히 적합합니다. 이러한 분야에서 각 부품은 고유하며, 적층 제조는 이러한 맞춤형 제품을 저렴한 비용과 시간 투자로 생산할 수 있습니다.

소량 생산: 소량 생산의 경우, 적층 제조는 툴링과 관련된 비용과 시간을 없앨 수 있으며, 패션, 예술 디자인, 하이엔드 제조와 같이 시장 수요가 빠르게 변화하는 분야에 특히 적합합니다.

삭감 제조의 응용

대량 생산: CNC 머시닝 센터, 선반, 밀링 머신 및 기타 장비는 높은 효율과 일관된 정확도로 대량의 부품을 생산할 수 있습니다. 재료 절감 제조는 자동차 제조, 가전제품 제조, 중공업 장비 생산과 같은 대량 생산 분야에서 널리 사용됩니다.

고정밀 부품 가공: CNC 가공, 연삭, EDM과 같은 절삭 가공 공정을 통해 금형, 정밀 기계 부품, 전자 장치 하우징, 고정밀 의료 장치 부품을 제조할 수 있습니다.

전통 제조업: 재료 절감 제조는 전통적인 제조, 특히 금속 가공 분야에서 중요한 위치를 차지합니다. 재료 절감 제조는 절단, 드릴링, 밀링 및 연삭 공정을 통해 강철, 알루미늄 합금, 티타늄 합금 등 다양한 금속 재료를 효율적으로 가공할 수 있습니다.

금형 제조: 절삭 가공은 CNC 가공과 EDM을 통해 사출 성형, 스탬핑, 다이캐스팅 공정에 사용되는 고정밀, 고내구성 금형을 생산할 수 있습니다. 이러한 금형은 자동차, 전자, 소비재 산업의 대량 생산에 널리 사용됩니다.

감산 제조 비용 vs. 적층 제조 비용

기계 및 공구 비용

적층 제조에는 일반적으로 높은 기계 및 공구 비용이 수반됩니다. 특히 고성능 CNC 공작 기계, EDM 장비, 레이저 절단기 및 기타 장비가 필요합니다. 그러나 이러한 기계의 구매 및 유지 보수 비용이 높습니다. 또한, 가공 요구 사항에 따라 다양한 특수 공구와 고정 장치가 필요할 수 있습니다.

반면, 적층 제조는 초기 장비 비용이 높습니다. 특히 금속 3D 프린터와 고급 광중합 장비의 경우 더욱 그렇습니다. 적층 제조는 일반적으로 추가 금형이나 특수 공구가 필요하지 않습니다. 따라서 경우에 따라 비용 절감 효과를 얻을 수 있습니다.

노동비

적층 제조는 노동 집약적입니다. 숙련된 작업자가 필요한데, 이는 복잡한 설정과 작업에는 숙련된 기술자가 필요하기 때문입니다.

반면, 적층 제조는 고도로 자동화되어 있고 운영이 비교적 간단합니다. 따라서 인건비가 저렴합니다. 하지만 적층 제조에는 여전히 장비의 유지 보수 및 설치를 담당하는 기술자가 필요합니다.

재료비

절삭 가공의 재료비는 일반적으로 비교적 낮습니다. 그러나 공정의 특성상 재료 낭비가 많습니다. 특히 복잡한 부품을 절삭 가공하는 경우 더욱 그렇습니다.

반면, 적층 제조의 재료비는 일반적으로 더 높습니다. 그러나 이 공정은 재료 활용률이 매우 높고 폐기물 발생량이 매우 적습니다. 따라서 장기적으로는 높은 재료비의 일부를 상쇄할 수 있습니다.

후처리 비용

절삭 가공에서는 부품이 일반적으로 사용 가능한 상태이거나 간단한 후가공만 필요합니다. 연마나 표면 처리가 그 예입니다.

반면, 적층 제조 부품, 특히 정밀도나 강도 측면에서 높은 요건을 충족하는 부품은 추가적인 후가공이 필요한 경우가 많습니다. 예를 들어 지지 구조 제거, 표면 평활화, 열처리 등이 있으며, 이러한 단계는 일반적으로 전체 비용을 증가시킵니다.

전반적으로 단기적으로는 적층 제조의 초기 비용이 더 높을 수 있습니다. 특히 장비 및 재료 측면에서 그렇습니다. 그러나 맞춤 생산이나 소량 생산과 같은 일부 경우에는 비용적 이점이 점차 분명해질 것입니다.

절삭 가공은 기계 및 인건비가 높습니다. 그러나 대량 생산에서는 공정이 성숙되고 재료비가 낮아 전체 비용 측면에서 경쟁력을 갖습니다.

따라서 제조 방법의 선택은 구체적인 생산 요구 사항, 생산량, 재료 유형 및 비용 예산에 따라 달라집니다.

결론

이 글에서는 적층 제조와 절삭 제조의 차이점을 살펴보겠습니다. 각 기술의 강점과 한계를 분석하고 다양한 분야에서의 활용 방안을 논의합니다. 기술은 끊임없이 발전하고 있으며, 적층 제조와 절삭 제조 모두 끊임없이 발전하고 있습니다. 이러한 기술들은 업계에 새로운 기회와 도전을 가져다줍니다. Yonglihao Machinery는 전문적인 CNC 가공 서비스 제공업체. 저희는 모든 종류의 변경 사항을 처리할 수 있으며, 고객에게 전문적인 CNC 가공 서비스를 제공합니다.

자주 묻는 질문

적층 제조와 절삭 제조의 주요 차이점은 무엇입니까?

3D 프린팅은 상향식 제조 공정입니다. 재료를 한 겹씩 쌓아 올리는 방식으로 3D 물체를 제작합니다. 복잡한 형상을 제작할 수 있고 재료 낭비를 최소화할 수 있습니다. 이와 대조적으로, 절삭 가공은 원자재 블록에서 재료를 제거하여 최종 제품을 만드는 전통적인 방식입니다. 정밀하고 매끄러운 표면을 가진 부품을 제작하는 데 적합하지만, 재료 낭비가 더 클 수 있습니다.

어떤 제조 공정이 더 비용 효율적일까요?

비용 효율성은 생산 유형, 배치 규모, 그리고 부품의 복잡성에 따라 달라집니다. 소량 생산이나 맞춤형 부품의 경우, 적층 제조가 일반적으로 더 저렴합니다. 값비싼 도구나 복잡한 장비가 필요하지 않습니다. 동일한 부품을 여러 개 만드는 경우, 절삭 가공이 더 저렴할 수 있습니다. 생산 속도가 빠르고 단위 비용이 낮습니다.

첨가적 제조와 감산적 제조를 함께 사용할 수 있나요?

네, 두 기술을 함께 사용할 수 있습니다. 이는 하이브리드 제조 방식을 형성합니다. 이 방식은 적층 제조의 설계 유연성과 절삭 제조의 정확성 이점을 결합합니다. 복잡한 형상과 높은 정밀도, 그리고 마감 처리가 필요한 부품을 제작하는 데 적합합니다. 두 기술을 혼합함으로써 제조업체는 더 큰 유연성과 효율성을 얻을 수 있습니다. 이는 설계 및 제조 공정에 도움이 되어 더욱 복잡하고 고성능의 제품을 제작할 수 있습니다.