3D프린팅, 정밀한 후가공으로 완벽한 시제품을 완성하다
"기존 CNC 가공으로는 구현이 불가능한 내부 구조를 가진 부품이 필요합니다. 강도는 유지하면서 무게는 줄여야 하는데, 방법이 없을까요?"
자동차 및 기계 산업의 연구개발 현장에서 위와 같은 고민은 매우 흔하게 발생합니다. 특히 경량화와 고성능을 동시에 달성해야 하는 기능성 프로토타입이나 맞춤형 부품 제작 시, 전통적인 절삭 가공 방식은 명확한 한계에 부딪히곤 합니다. 복잡한 내부 냉각 채널, 유기적인 격자 구조(Lattice Structure) 등은 설계는 가능하나 물리적인 제작이 어려운 대표적인 사례입니다. 이러한 기술적 난제를 해결하는 대안으로 금속 3D프린팅 기술이 주목받고 있습니다.
DMLS(Direct Metal Laser Sintering) 또는 SLM(Selective Laser Melting)과 같은 PBF(Powder Bed Fusion) 방식의 금속 3D프린팅은 다양한 금속 분말을 레이저로 소결하여 층층이 쌓아 올리는 적층 제조 기술입니다. 이를 통해 기존 방식으로 제작이 어려웠던 복잡한 형상의 부품을 높은 강도와 낮은 중량으로 구현할 수 있습니다.
금속 3D프린팅 기술이 설계의 자유도를 획기적으로 확장했지만, 적층 제조 방식의 특성상 출력 직후의 결과물은 표면이 다소 거칠고, 미세한 적층 라인이 남아있을 수 있습니다. 또한, 부품의 형태를 지지하기 위해 생성된 서포트(Support) 구조물의 제거 흔적이 남기도 합니다. 따라서 최종 제품의 요구 정밀도와 기능성을 충족하기 위해서는 전문적인 후가공, 즉 마감 처리 과정이 필수적입니다. 이 과정은 단순히 미관을 개선하는 것을 넘어, 부품의 성능과 직결되는 공차, 표면 조도, 내구성 등을 확보하는 핵심 단계입니다.
서포트 제거 및 기본 연삭
가장 먼저 수행되는 작업은 출력물을 지지했던 서포트를 물리적으로 제거하는 것입니다. 이후 그라인딩이나 연삭 작업을 통해 서포트가 붙어있던 자리를 매끄럽게 다듬어 부품의 기본 형상을 완성합니다.
쇼트 블라스팅 및 샌드 블라스팅
미세한 입자를 고압으로 분사하여 표면을 전체적으로 균일하게 만드는 공정입니다. 이 마감 처리를 통해 적층 과정에서 발생한 미세한 결이나 라인을 정리하고, 무광의 고급스러운 질감을 구현할 수 있습니다. 부품의 전반적인 표면 품질을 한 단계 끌어올리는 효과가 있습니다.
정밀 연마 및 폴리싱
기능성 부품의 특정 부위가 다른 부품과 결합되거나 마찰이 발생하는 경우, 매우 정밀한 표면 조도가 요구됩니다. 이때는 정밀 연마(Grinding) 및 폴리싱(Polishing)을 통해 거울과 같은 매끄러운 표면을 구현합니다. 이는 공차 관리가 중요한 기계 부품이나 유체의 흐름 저항을 최소화해야 하는 부품에 적용됩니다.
이러한 후가공 전략은 제작하고자 하는 시제품의 종류와 목적에 따라 맞춤형으로 적용되어야 합니다. 예를 들어, 기계 제품에 사용될 경량 브래킷을 3D프린팅으로 제작하는 경우를 상상해 볼 수 있습니다. 브래킷의 전체적인 형상은 내부 격자 구조를 통해 강성은 유지하면서 무게를 줄이도록 설계됩니다.
출력 후에는 먼저 서포트를 제거하고, 전체적으로 샌드 블라스팅 처리를 하여 균일한 표면을 만듭니다. 하지만 볼트가 체결되는 홀이나 다른 부품과 직접 맞닿는 결합부는 설계된 공차를 정확히 만족해야 하므로, 해당 부위만 CNC 정밀 가공을 추가로 진행하여 최종 완성도를 확보합니다. 이처럼 3D프린팅과 CNC 가공을 결합하는 하이브리드 방식은 각 기술의 장점을 극대화하는 효과적인 전략입니다.
많은 고객이 3D프린팅의 제작 비용에 대해 궁금해합니다. 단일 부품의 단순 제작 비용만 놓고 보면, 경우에 따라 CNC 가공보다 높을 수 있습니다. 그러나 이는 제조의 전반적인 맥락을 고려하지 않은 단편적인 비교입니다.
이번 사례를 통해 금속 3D프린팅이 단순 출력 기술을 넘어, 정밀 후가공과의 연계를 통해 기능성과 품질을 모두 충족하는 고도화된 제조 방식임을 확인하였습니다. 한양3D팩토리는 이러한 통합 프로세스를 기반으로, 다양한 산업 현장에서 요구되는 시제품 제작 니즈에 전문적으로 대응하고 있습니다. 작업방식에 대한 보다 구체적인 상담이 필요하신 경우 문의해 주세요.
