부품 주문을 제작하는 방법은 항상 여러 가지가 있으며, 선택 가능한 옵션이 너무 많아 혼란스러울 수 있습니다. 더욱이, 어떤 방법을 선택하느냐에 따라 예산, 일정, 최종 제품의 성능이 결정됩니다.
이 글에서는 가장 널리 사용되는 두 가지 제조 방식인 CNC 가공과 다이캐스팅을 자세히 비교해 보겠습니다. 각 방식의 장점과 선택 방법을 알아보겠습니다.
CNC 가공이란 무엇인가?
작동 원리
CNC(컴퓨터 수치 제어) 가공은 절삭 가공 공정입니다. 절삭 공구가 정밀한 디지털 지침에 따라 단단한 빌릿이나 판에서 재료를 제거합니다. 다축 가공기는 공구와 가공물의 위치를 조정하여 복잡한 형상, 포켓, 구멍을 가공합니다. 디지털 모델을 따르기 때문에 설치가 비교적 빠르고, 고정 장치 설치 및 툴패스 프로그래밍만으로도 작업이 가능하여 반복적인 설계 사이클과 맞춤형 부품 제작에 적합합니다.
그것이 탁월한 점
- 고정밀: 현대 CNC 시스템의 첨단 연산 능력 덕분에 밀링머신과 선반은 중요한 기능에 대해 엄격한 허용 오차를 유지할 수 있으며, 뛰어난 위치 정확도와 일관성을 유지합니다.
- 설계 유연성: 적절한 도구 접근성과 전략을 통해 CNC 가공은 깊은 포켓과 다양한 벽 두께와 같은 복잡한 내부 형상을 생산합니다.
- 간편한 디자인 변경: CNC 가공을 사용하면 낭비되는 금형과 추가 비용에 대한 우려가 없어집니다. 오늘 하나의 형상을 절단하고 내일 새로운 개정 버전을 설계하는 것이 완전히 가능하며, 새로운 도구가 필요하지 않습니다.
- 광범위한 자료 범위: 녹는점은 더 이상 문제가 되지 않습니다. 연질 플라스틱에서 알류미늄, 강철, 구리 합금 등 CNC는 광범위한 소재 포트폴리오를 처리합니다.
제한 사항
- 대량 생산에는 더 느림: 각 부품은 기계 시간을 소모합니다. 생산량이 증가함에 따라, 주조 비용 대비 사이클 타임이 비용의 대부분을 차지합니다.
- 규모에 따른 단위 비용 증가: 툴링의 레버리지가 없기 때문에 대량 주문 시 부품당 가격은 다이캐스트 부품에 비해 더 높습니다.
- 뺄셈 과잉: 단단한 블록에서 부품을 조각하는 과정에서 과도한 칩이 발생하고 폐기물이 늘어나는데, 특히 티타늄과 같이 재활용이 가능한 값비싼 금속의 경우 추가적인 에너지, 비용, 잠재적인 재료 가치 손실이 발생합니다.
다이캐스팅이란?
작동 원리
다이캐스팅은 견고한 금속 부품을 생산하는 제조 공정으로, 기존 사형 주조와 달리 고정밀 가공과 재사용성이 특징입니다. 다이캐스팅 공정은 용융 금속을 고압으로 다이(die)라고 하는 재사용 가능한 강철 주형에 주입하는 과정입니다. 이 공정은 원하는 주조 부품의 형상을 갖는 금형 자체를 만드는 것으로 시작됩니다. 금형이 완성되면 용융 금속(일반적으로 알루미늄과 같은 비철 합금)이 아연, 또는 마그네슘을 주입하여 금형 캐비티를 빠르게 채운 후 빠르게 응고시킵니다. 금속이 냉각되면 금형이 열리고 새로 성형된 주물이 배출됩니다.
그것이 탁월한 점
- 높은 처리량: 초에서 분 단위로 측정되는 사이클 시간은 다이캐스팅을 대량 생산의 초석으로 만듭니다.
- 복잡한 기하학: 얇은 벽, 리브, 보스, 일체형 특징이 쉽게 형성됩니다.
- 매력적인 표면 마감: 주조된 표면은 종종 매끄러워서 후속 처리가 필요 없으며, 코팅과 페인트가 잘 접착됩니다.
- 효율적인 재료 사용: 러너와 게이트는 재활용이 가능하므로 고체 재고에서 가공하는 것보다 내재적인 폐기물이 적습니다.
제한 사항
- 사전 툴링 비용: 강철 금형을 설계하고 제작하려면 상당한 자본과 리드타임이 필요합니다.
- 재료 제약: 철 합금이나 고융점 금속은 일반적이지 않습니다.
- 하드 엔지니어링 변경: 툴링 후 설계를 변경하면 비용이 많이 들 수 있으며, 대규모 개정에는 금형 재작업이나 새로운 인서트가 필요할 수 있습니다.
선택하기: 비용 및 하이브리드 전략
다이캐스팅 및 CNC 가공의 비용 요소
CNC 가공과 다이캐스팅 중 어떤 방식을 선택할지는 근본적으로 초기 투자와 장기적인 단위 비용 간의 균형에 달려 있습니다. CNC 가공은 초기 금형 비용을 크게 절감할 수 있지만, 공정이 더 느리고 노동 집약적이기 때문에 부품당 비용이 더 높습니다. 반면 다이캐스팅은 대량 생산 시 부품당 한계 비용을 매우 낮추기 위해 경화강 금형(툴링)에 상당한 초기 투자가 필요합니다.
이러한 경제적 역학은 기본적으로 선택이 자명하게 이루어지도록 만듭니다. 프로토타입 제작, 소량 생산 또는 디자인이 아직 개선 중인 경우에는 CNC 가공이 더 나은 선택입니다. 이러한 유연성 덕분에 엔지니어링 소재의 선택 폭이 더 넓어질 뿐만 아니라, 빠른 반복 및 테스트에 이상적입니다.
설계가 완성되고 연간 생산량이 초기 금형 비용을 정당화할 만큼 높아지면 다이캐스팅이 가장 경제적인 옵션이 됩니다. 예를 들어, CNC 부품의 원가가 $50인 반면, 다이캐스팅 부품의 원가가 $10인 경우, 공구 투자가 $80,000인 경우 손익분기점은 약 2,000개입니다. 그러나 이는 여러 요소를 배제한 기본적인 예시이며, 실제 비용 분석은 일반적으로 훨씬 더 복잡하다는 점에 유의해야 합니다.
하이브리드 전략 고려
지금까지 우리는 주조와 가공을 별개의 기술로 간주해 왔습니다. 하지만 두 기술이 함께 작용하는 것은 충분히 가능합니다.
CNC 가공은 영구 다이캐스팅 금형 제작 중 시장 테스트 또는 조기 판매를 위한 부품을 공급하는 교량 생산에 적합합니다. 가장 좋은 방법은 주조 금형 제작 비용을 확정하기 전에 CNC 부품으로 설계를 검증하는 것입니다. 또한, 다이캐스트 부품 씰링 표면, 베어링 보어, 나사산 구멍과 같은 형상에 중요한 공차를 달성하기 위해 선택적 CNC 후가공 및 마무리 공정을 사용합니다. 이 접근 방식은 주요 부품에 다이캐스팅의 비용 및 기하학적 이점을 활용하는 동시에 CNC 가공을 통해 필요한 부분의 정밀도를 확보합니다.
선택하기: 기하학, 재료 및 품질 관리
기하학 고려 사항
각 공정은 부품 성형에 있어 고유한 장점을 제공합니다. 다이캐스팅은 리브로 보강된 얇고 균일한 벽을 제작하는 데 탁월하며, 이러한 형상은 가공이 까다롭고 시간이 많이 소요됩니다. 또한 금형의 측면 가공을 통해 특정 언더컷을 형성할 수도 있지만, 복잡성과 비용이 증가합니다.
반면, CNC 가공은 다양한 두께의 벽과 깊은 포켓을 손쉽게 처리할 수 있지만, 절삭 공구의 물리적인 도달 범위와 직경에 제약을 받아 매우 얇은 벽이나 작은 내부 반경을 가공하기 어렵습니다. 다축 가공을 통해 언더컷에 접근하여 고품질의 정밀 나사산을 직접 생산할 수 있습니다.
재료 선택 및 성능
CNC 가공은 다양한 플라스틱과 알루미늄부터 고강도 강철, 스테인리스강, 티타늄과 같은 내열 합금에 이르기까지 광범위한 금속을 가공할 수 있는 탁월한 소재 유연성을 제공합니다. 따라서 특정 기계적 특성, 내식성 또는 생체 적합성이 요구되는 분야에 필수적인 요소입니다.
이와 대조적으로 다이캐스팅은 주로 알루미늄, 아연 등 비철금속의 금속주조에 특화되어 있습니다. 마그네슘. 이 제품은 뛰어난 주조성, 유동성, 높은 강도 대 중량 비율로 선택되어 가볍고 대량 생산되는 부품에 이상적입니다.
품질 관리
품질 측면에서 두 공정은 각기 다른 분야에서 탁월하지만, 현대 과학의 발전으로 인해 일반적으로 정밀하고 발전된 형태를 갖추고 있습니다. CNC 가공은 디지털 파일에서 정밀한 기하학적 공차와 복잡한 구조를 직접 구현하는 데 탁월하여 정밀 부품의 기준이 됩니다. 다이캐스팅은 공정 변수가 최적화되고 금형이 완성되면 대량 생산에 걸쳐 탁월한 부품 간 반복성을 제공합니다. 주조 공차는 일반적으로 CNC보다 넓지만, 표면 마감이 우수하고 매우 일관된 형태를 생산합니다.
선택하기: 지속 가능성
비용 계산에서 종종 간과되는 부분은 가공 방식의 재활용 가능성과 지속가능성입니다. 지속가능성 관점에서 두 공정 모두 재활용 가능한 재료 흐름을 가지고 있지만, 폐기물 발생량은 서로 다릅니다. CNC는 절삭 가공 방식으로, 폐기물로 칩(swarf)을 생성합니다. 이러한 칩은 완전히 재활용 가능하지만, 특히 녹는점이 높은 금속의 경우 재료 손실이 불가피합니다.
다이캐스팅은 주 공정에서 재료 효율성이 더 높습니다. 러너와 스프루(사출 채널에서 발생하는 잉여 재료)를 주조 공장에서 직접 재용해하여 재사용할 수 있기 때문입니다. 따라서 재료 활용률이 매우 높습니다. 두 공정 모두 폐쇄형 루프 재활용 시스템을 통해 상당한 이점을 얻을 수 있으며, 이는 전반적인 환경 발자국 감소에 기여합니다.
결론
본론으로 돌아가면, 다이캐스팅과 CNC 가공은 각기 다른 생산 분야에서 장점이 있기 때문에 어느 것이 보편적으로 우월한지는 없다는 결론에 도달하게 될 것입니다. CNC 가공 민첩성, 정밀성 및 소량 생산을 위한 선택입니다. 디즉, 캐스팅 복잡한 기하학적 형상을 대량으로 비용 효율적으로 생산하는 데 탁월합니다.
생산량, 설계 안정성, 그리고 기능적 요구 사항을 고려하여 결정을 내리는 것을 잊지 마세요. 이러한 요소들을 신중하게 고려함으로써 귀사의 애플리케이션에 가장 효율적이고 비용 효율적인 제조 경로를 자신 있게 선택할 수 있습니다.
자주 묻는 질문
중간 규모의 부품을 주문하는 경우, 어떤 프로세스가 더 적합할까요?
이 글 전반에 걸쳐 "저물량"과 "고물량"을 여러 번 언급했지만, 이는 결코 고정된 범위에서 추출된 수치가 아닙니다. 손익분기점을 분석하고 필요에 가장 적합한 접근 방식을 찾으려면 부품의 설계와 복잡성이 우선시되어야 합니다.
더 간단한 부품은 CNC 가공 비용이 더 저렴할 수 있지만, 복잡한 부품은 다이캐스팅 툴링 비용을 더 빨리 정당화할 수 있습니다. 부품 주문이 있는데 확실하지 않다면 다음을 시도해 보세요. 연락하기 산업 전문가와 함께 하면 보다 전문적인 통찰력을 얻을 수 있습니다.
금속 재활용 외에도 이러한 공정 간에 고려해야 할 다른 지속 가능성 요소가 있습니까?
네, 에너지 소비량도 고려해야 합니다. 특히 경금속의 CNC 가공은 공작 기계와 냉각 시스템이 전체 사이클 시간 동안 작동하기 때문에 부품당 에너지 소모가 매우 클 수 있습니다. 다이캐스팅은 금형 제작 및 금속 용융에 초기 에너지 비용이 높지만, 사이클 시간이 매우 빠르기 때문에 대량 생산 시 부품당 에너지 비용을 낮출 수 있습니다. "친환경" 옵션은 생산량과 제조업체의 특정 에너지 구성에 따라 크게 달라집니다.