3D 프린팅 대 사출 성형: 어떻게 선택해야 할까?

사출 성형은 수년 동안 3차원 플라스틱 제품 생산을 위한 선도적인 기술로 자리매김하여 전 세계 여러 산업과 국가에서 널리 사용되었습니다. 하지만 산업 전반의 기술 발전과 마찬가지로, 3D 프린팅 기술의 등장은 제조업체와 소비자에게 플라스틱 제품 제작 방식에 대한 더 다양한 선택지를 제공했습니다. 두 방법 모두 장단점을 가지고 있으며, 다양한 제품, 용도 및 상황에 적합합니다.

사출성형이란?

사출 성형은 플라스틱 부품을 대량 생산하는 기업에서 흔히 사용되는 공정입니다. 이 공정은 뜨거운 액상 플라스틱을 금형에 주입한 후 냉각 후 부품을 꺼내는 방식으로 진행됩니다. 새로 성형된 부품은 사출 성형기에서 꺼내 품질 검사를 거친 후 생산 라인으로 이동하여 더 큰 시설에 추가되거나 소비자에게 직접 배송됩니다. 이 방식은 높은 정밀도와 일관성을 갖춘 부품을 대량 생산할 수 있도록 합니다.

플라스틱 사출 성형은 다음과 같은 경우에 가장 적합합니다.

● 더 긴 처리 시간(단순 부품의 경우 5~7주)

● 대량 생산(한 번 생산에 1,000개 이상 부품 생산)

● 최종 부품 설계(더 이상 프로토타입 제작 없음)

● 모든 크기 또는 복잡성의 부품

일반적인 사출 성형 재료

사출 성형에 사용할 수 있는 플라스틱은 다양합니다. 잘 알려진 플라스틱은 다음과 같습니다.

● ABS : 아크릴로니트릴, 부타디엔, 스티렌의 강하고 내구성이 뛰어난 공중합체

● 폴리프로필렌 : 유연하고 가벼운 소재

● 폴리에틸렌 : 충격에 강함

● 폴리스티렌 : 저렴하지만 견고함

● 나일론 : 내열성 및 견고성

3D 프린팅이란 무엇인가요?

3D 프린팅은 적층 제조라고도 하며, 재료를 한 겹씩 쌓아 올려 설계된 부품을 제작하는 공정입니다. 재료를 자르거나 형상화하는 대신, 마치 블록을 쌓듯이 얇은 시트를 아래에서 위로 쌓아 올려 부품을 제작합니다. 따라서 맞춤형 제품, 시제품 또는 소량 생산에 적합합니다.

3D 프린팅은 다음과 같은 경우에 가장 적합합니다.

● 빠른 처리 시간(1-2주)

● 소량 생산(100개 이하)

● 자주 바뀌는 디자인

● 비교적 작은 플라스틱 부품 또는 구성 요소

일반적인 3D 프린팅 재료

3D 프린팅은 다양한 용도로 사용되므로 다양한 재료 옵션도 제공됩니다.

● PLA(폴리락틱산): 무독성, 생분해성 소재로 인쇄가 간편하여 경제적이고 환경 친화적인 모델 및 프로토타입 제작에 적합합니다.

● ABS(아크릴로니트릴부타디엔스티렌): 튼튼하고 충격에 강하며 내열성이 뛰어나 기능성 부품을 제조하는 데 가장 많이 선택됩니다.

● 나일론: 자동차 및 항공우주 산업에 사용되며, 기능적이고 내마모성이 필요한 부품에 가장 적합한 강하면서도 유연한 소재입니다.

● 수지: SLA 및 DLP에서 세부적이고 매끄러운 표면을 구현하는 데 사용됩니다. 견고하고 유연하며 주조가 가능하며 다양한 제형으로 제공됩니다.

● TPU(열가소성 폴리우레탄): 고무와 같은 탄성으로 유명한 TPU는 개스킷이나 씰과 같은 유연한 부품에 이상적입니다. ● 금속 분말: 일반적으로 스테인리스 스틸, 티타늄, 알루미늄과 같은 금속으로 만들어지며 항공우주 및 자동차와 같은 첨단 산업 응용 분야의 강력하고 고성능 부품에 이상적입니다.

사출 성형과 3D 프린팅의 주요 차이점은 무엇입니까?

사출 성형은 후기 단계의 프로토타입, 완성된 설계, 그리고 공차가 더 엄격한 부품에 적합합니다. 금형이 필요하지만, 프로토타입 사출 성형은 실제 테스트가 필요한 설계에 적합합니다. 소량 사출 성형은 100개에서 10,000개까지의 부품 생산에 적합한 반면, 대량 사출 성형은 수십만 개의 부품을 생산할 수 있습니다. 사출 성형은 리드타임이 길 수 있지만, 사이클 타임이 더 빠르고 다양한 재료를 사용할 수 있습니다.

3D 프린팅은 초기 프로토타입, 진화하는 디자인, 그리고 다른 방식으로는 생산할 수 없는 부품 형상에 자주 사용됩니다. 이 적층 제조 기술은 금속 툴링이 필요 없기 때문에 소량 프로토타입 제작 및 생산에 비용 효율적입니다. 3D 프린팅은 리드 타임도 단축합니다. 하지만 사이클 타임이 길고, 플라스틱 재료 사용량이 적으며, 후가공이 필요할 수 있습니다.

사출 성형과 3D 프린팅의 비용 비교

두 방법 모두 비용은 생산량, 복잡성, 재료 선택에 따라 달라집니다.

선불 비용

사출 성형의 가장 큰 단점은 금형의 초기 비용입니다. 복잡한 부품을 위한 맞춤형 금형을 설계하고 제작하는 데는 상당한 비용이 들 수 있습니다. 하지만 금형이 완성되면 추가 비용 없이 수천 개, 심지어 수백만 개의 부품을 생산할 수 있습니다.

반면, 3D 프린터는 3D 모델만 필요합니다. 따라서 3D 프린팅의 초기 비용이 매우 낮아 소량 생산이나 단일 디자인 제작에 비용 효율적입니다.

저용량 생산 비용 대 대량 생산 비용

3D 프린팅은 다양한 이유로 다른 방법에 비해 소량 생산에 비용 효율적입니다. 그 이유는 주로 금형이 필요 없기 때문입니다.

사출 성형의 경우, 금형 제작으로 인한 이익 손실은 소량 생산 시 불필요한 비용을 증가시킵니다. 그러나 일정 수준을 넘어서면 3D 프린팅의 단가는 감소하여 사출 성형보다 훨씬 높아집니다. 따라서 대량 사출 성형은 비용 효율성이 매우 높은 반면, 3D 프린팅은 소량 생산 및 시제품 제작에 비용 효율성을 제공합니다.

사출 성형과 3D 프린팅의 부품 납품 시간 비교

3D 프린팅은 3D 모델이 설계되는 즉시 부품 생산을 시작하기 때문에 가장 빠른 납기를 제공합니다. 모델의 복잡성에 따라 프린팅 시간은 몇 시간에서 하루까지 걸릴 수 있습니다. 그러나 사출 성형의 경우, 반복적인 설계의 경우 금형 제작에 며칠 또는 몇 주가 걸릴 수 있습니다.

설계 반복 및 프로토타입 리드 타임 비용

3D 프린팅은 설계 변경이나 수정으로 인해 프로토타입 제작 및 테스트가 필요할 때 가장 적합한 선택입니다. 수정이 완료되면 3D 프린팅된 부품을 며칠 만에 다시 인쇄할 수 있습니다. 반면 사출 성형은 새로운 금형을 제작해야 하기 때문에 수정에 더 오랜 시간이 걸립니다. 따라서 금형 제작 시간은 프로젝트 일정에 영향을 미칠 수 있으며, 이는 3D 프린팅과 사출 성형의 주요 차이점 중 하나입니다.

사출 성형과 3D 프린팅의 정밀도 비교

사출 성형 공정 전반에 걸쳐 높은 표면 품질은 매우 중요합니다. 금형 자체가 부품에 매끄럽고 광택 있는 마감을 부여하기 때문입니다. 금형 제작 방식에 따라 무광, 광택 또는 거친 마감 중에서 선택할 수 있습니다.

3D 프린팅 부품은 눈에 띄는 층상과 거친 모서리가 있는 경우가 많아 상황이 다릅니다. 제조업체는 이러한 문제를 해결하기 위해 최선을 다하지만, 광택 작업이 필요한 경우가 많습니다. 이러한 문제는 더 발전된 프린터를 사용하면 개선됩니다.

사출 성형과 3D 프린팅의 응용 분야 비교

사출 성형의 응용 분야

● 동일한 부품의 대량 생산: 대량의 부품을 효율적이고 빠르고 일관되게 생산합니다.

● 자동차: 대시보드, 커넥터, 하우징, 후드 아래 구성품에 사용됩니다.

● 가전제품: 휴대폰 케이스, 버튼, 커넥터, 하우징 등 소형 부품에 적합합니다.

● 의료기기: 수술 도구, 진단용 사출 성형 장비, 임플란트 등 정밀하고 내구성이 뛰어난 부품을 포함합니다. ● 포장: 플라스틱 용기, 캡, 병 생산에 적합합니다.

3D 프린팅 응용 분야

● 능동적 프로토타입 제작: 테스트, 수정, 반복을 위한 프로토타입을 빠르게 개발할 수 있어 제품 개발 속도가 더욱 빨라집니다.

● 맞춤형 또는 소량 생산: 값비싼 도구가 필요하지 않은 독특한 제품이나 소량 생산에 이상적입니다.

● 항공우주: 시제품, 테스트 도구, 복잡하지 않고 가벼운 부품을 생산하는 데 특화되어 있으며, 종종 특수 소재로 제작됩니다.

● 치과: 적층 제조를 통해 정확도가 높은 치과 모형은 물론 맞춤형 임플란트, 크라운, 브릿지 및 기타 구성 요소를 제작할 수 있습니다.

● 제품 개발: 신규 시장이나 덜 알려진 시장에 대한 상당한 수정이 필요한 일회성 또는 소량 생산에 이상적입니다.

● 예술과 패션: 전통적인 방법을 사용해서는 만들기 어렵거나 불가능한 복잡하고 맞춤형 디자인이나 패턴을 만들 수 있습니다.

사출 성형과 3D 프린팅 중 어떤 것을 선택해야 할까?

모든 제조 공정과 마찬가지로, 사출 성형과 3D 프린팅 중 어떤 방식을 선택할지는 완제품의 용도와 인장 강도, 평활도, 내열성 또는 내압성, 색상 견뢰도 등 필요한 사양에 따라 전적으로 달라집니다. 따라서 완제품의 외관, 촉감, 그리고 작동 방식을 이해하는 것은 생산 방식을 결정하기 전에 반드시 고려해야 할 중요한 정보입니다. 다양한 사출 성형 공정과 3D 프린팅 소재를 조사하는 것 또한 이러한 중요한 결정에 도움이 되고 더 나은 결과를 얻을 수 있도록 도와줍니다.

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