계량기 부속 중, 수도 커버와 내부 코일 보빈을 소량 양산한 건입니다.
의뢰 기업은 수도 계량기 부속품을 개발하기에 앞서 제품 테스트를 위해 의뢰를 주셨습니다.
시제품을 3D 프린팅으로 츨력하여 디자인 디테일과 결속 가능 여부, 양산의 경제성 등을 빠르게 검토하고자 하셨습니다.
더불어 본 제품 양산에서 사용할 소재와 유사한 소재로 제작하여, 완제품에 가까운 상태를 확인하길 원하셨습니다.
이러한 목적에 맞추어 프린팅에 적합한 설계부터 소량 양산까지 전 과정에 걸쳐 솔루션을 제공했습니다.

 

제작 과정

도면 변환

의뢰 기업으로부터 참고 도면을 받아 기구 설계를 진행했습니다.
출력을 위해 전달 받은 제작도를 3D 모델로 전환하는 작업이었습니다.
이때, 추후 프린팅 과정의 효율을 고려하여 경제적 모델링을 진행했습니다.

양산 방법 중 기존 금형 사출은 캐비티 안에 녹은 플라스틱을 채워 넣고 틀을 여닫으면서 제품을 양산하기 때문에 언더컷 구조 등의 구현이 어렵습니다.
반면 3D 프린팅은 한 층씩 쌓아 올리는 구조여서 언더컷과 같이 어려운 구조와 더불어,
내부가 비어 있는 형상을 별도 결합 과정 없이 제작할 수 있습니다.

이런 특성을 활용해 제품의 내구성을 떨어뜨리지 않는 선에서 내부 밀도를 조절하면
재료 절감과 동시에 출력 속도를 높일 수 있습니다.

도면 변환 예시

 

같은 구조의 시제품이라도 소재의 특성에 따라 출력물이 휘어지거나,
내부 밀도 조절로 인해 탄성과 내구성 등에 차이가 생기면 의도한 제품이 나오지 않을 수 있습니다.
따라서 경제적 모델링을 진행할 때는 모델링과 제작 경험이 많은 전문가의 상담을 받는 편을 추천해 드립니다.

한양3D팩토리는 설계부터 제작까지, 각 제작 과정에 능통한 전문가를 보유하고 있어
설계 과정에서부터 경제적 모델링을 감안하여 최적의 솔루션을 제공할 수 있었습니다.

 

3D 프린팅

효율적인 구조로 설계한 3D 도면을 바탕으로, SLA 방식과 SLS 방식을 병행하여 제작을 진행했습니다.

병렬 배치

코일 보빈 병렬배치

보통 3D 프린팅으로 소량 양산을 진행할 때는 층층이 쌓인 흔적이 보이지 않도록,
혹은 열로 인한 뒤틀림을 방지하기 위해 비스듬히 기울여 배치합니다.

SLA와 SLS 방식 또한 가열과 냉각 공정에서 제품이 변형되지 않도록 기울임을 줍니다.
특히 SLS 방식은 파우더가 지지대를 대신하여 작용하는 만큼,
지지력과 응집력을 유지하기 위한 최소한의 간격이 필요하여
제품 크기와 수량에 따라 적절한 간격을 두고 층별로 배치합니다.

계량기 부속은 제품끼리 부딪쳐 손상될 만한 얇거나 튀어나온 부분이 없는 형상에,
자켓은 약 50mm, 코일 보빈은 약 20mm 안팎의 작은 크기를 가지고 있습니다.
따라서 최소한의 간격만을 유지한 채 배치하고 출력을 진행했습니다.

 

자켓

자켓은 배관을 커버하기 위해 위아래로 결합하여 사용할 예정이었습니다.
배관을 감싸는 쪽으로 나 있는 공간은 추후 센서가 지나갈 공간입니다.
내부 센서와 배관 커버를 위해 고무와 유사한 질감을 가진 Flexible resin을 재료로 사용하여,
표면 조도가 좋은 SLA 방식으로 출력했습니다.

자켓 SLA 출력물

SLA는 전시용 제품에도 많이 사용되는 출력 방식으로,
빠른 출력 시간, 매끄러운 표면 마감이 장점으로 꼽힙니다.

Flexible resin은 고무와 플라스틱의 중간쯤 되는 성질을 지닌 소재입니다.
의뢰 기업은 추후 커버를 단단한 질감의 합성고무로 제작할 예정이셨습니다.
내부에 삽입되는 금속관이 온도 변화에 따라 미세하게 수축 및 팽창하더라도,
이를 유연하게 감싸고 보호할 필요가 있기 때문이었습니다.
따라서 의뢰 기업이 원하는 질감을 구현하기 위해 단단하면서 복원력이 좋은 Flexible resin으로 제작을 진행했습니다.

 

코일 보빈

코일 보빈은 계량기 내부에 들어가는 회로용 코일을 감는 통 모양의 부속품입니다.
형상이 비교적 단순한 데 반해, 뛰어난 절연성과 내구도가 필요했기에
내구성이 좋은 PA12를 사용하여 소량양산에 적합한 SLS 방식으로 출력했습니다.

코일 보빈 SLS 출력물

 

코일 보빈 생산에 사용한 SLS 공법은 레이저로 파우더를 소결하는 방식으로,
소결되지 않은 파우더가 서포터를 대신해 제품을 지지합니다.
출력 방식상 제품 표면에 적층무늬가 생기지만,
서포터가 붙어있지 않기에 표면 퀄리티가 중요한 제품이 아니라면 그대로 사용할 수 있습니다.
이처럼 후처리에 드는 수고가 적고,
같은 층에 제품을 여러 개 배치할 시 드는 시간과 비용이 단품 제작과 비슷해 제품 소량양산에 적합합니다.

※ 출력물의 적층무늬를 없애기 위해 그라파이팅 후처리를 진행할 경우
전도성이 발생하여 보빈 외부 코일 전류에 영향을 줄 수 있습니다.
제품의 절연성이 중요하다면 그라파이팅 여부를 꼭 체크하시기를 권장해 드립니다.

 

마치며

계량기 부속 자켓과 코일 보빈, 각 부품의 특성에 맞는 방식을 선택해 생산했습니다.
의뢰 기업의 목적에 맞는 소재를 선택하여, 빠르고 경제적인 소량 양산을 도와드렸습니다.

한양3D팩토리는 최적의 소량양산 솔루션을 제공하고 있습니다.
홈페이지 우측 상단이나 하단 배너의 제작 문의를 누르시면 빠른 상담이 가능합니다.