판금 가공은 래피드 프로토타이핑에 어떻게 적용될까?

판금 가공은 금속판을 절단, 굽힘 및 성형하여 금속 구조 및 구성 요소를 만드는 과정으로 강철, 알루미늄, 황동, 구리 또는 티타늄은 금속 시트에 사용되는 가장 일반적인 금속입니다.

결과 판금 부품은 구조적 지지대, 인클로저 및 기타 응용 분야를 포함하여 다양한 용도로 사용할 수 있으며 유연성과 다른 제조 공정에 비해 상대적으로 저렴한 비용으로 인해 빠른 시제품 제작에 점점 더 인기를 얻고 있습니다.

래피드 프로토타이핑에 사용되는 판금 제조 기술

래피드 프로토타이핑은 CAD(Computer-Aided Design) 데이터를 사용하여 제품 또는 부품의 물리적 모델 또는 프로토타입을 생성합니다. 이 프로세스를 통해 설계자와 엔지니어는 설계를 테스트 및 수정하고, 잠재적인 문제를 식별하고, 신속하고 비용 효율적으로 전면 생산으로 이동하기 전에 필요한 변경을 수행할 수 있습니다.

모든 판금 제조 기술은 프로토타이핑 제조에 사용할 수 있으며 주요 판금 가공 기술에는 절단, 굽힘, 성형, 스탬핑 및 결합이 포함됩니다.

1. 절단

판금 절단은 전단이라고도 하는 판금 제조에 사용되는 기술로써 판금을 절단하는 방법에는 여러 가지가 있지만 요즘에는 정밀한 절단을 위해 컴퓨터 기술이 일반적으로 사용됩니다. CNC(Computer Numerically Controlled) 레이저 절단 및 다중 도구 CNC 펀치 프레스는 판금 절단에 사용되는 가장 일반적인 방법입니다.

2. 성형

기계 도구, 기압 또는 액체 압력, 자석 또는 폭발물을 사용하여 평평한 금속 시트를 원하는 모양으로 변환합니다. 초소성 성형, 프레스 경화 및 열간 성형과 같은 특수 성형 기술도 사용할 수 있는데 일반적으로 이러한 성형 공정 중 하나 이상을 사용하여 판금으로 만든 쾌속 조형 부품을 만듭니다.

3. 스탬핑

판금 스탬핑은 스탬핑 도구 또는 다이를 사용하여 판금을 냉간 성형 기술을 사용하여 원하는 3차원 형상으로 변환하는 판금 제조에 사용되는 방법으로 판금 스탬핑 프로세스에는 블랭킹, 펀칭, 엠보싱, 벤딩, 플랜징 및 엠보싱과 같은 다양한 기술이 포함될 수 있습니다.

4. 용접

다양한 판금 부품을 별도로 제작한 후에는 함께 결합해야 하며 일반적으로 용접이 필요합니다. 용접은 판금 부품을 부분적으로 또는 전체적으로 가열 또는 변형하거나 동시에 가열 및 변형하여 영구적인 연결을 생성하는 프로세스로 금속 불활성 가스(MIG) 용접, 텅스텐 불활성 가스(TIG) 용접, 스틱 용접, 플라즈마 아크 용접, 레이저 및 전자빔 용접, 가스 용접 등 다양한 판금 용접 기술이 있습니다. 또한, 판금 부품을 결합하는 또 다른 방법은 리벳을 박거나 하드웨어 패스너를 사용하는 것입니다.

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신속한 프로토타입 제작을 위한 판금의 장점

비용 효율성

판금은 6mm 이하의 균일한 두께를 가진 얇고 평평한 금속 재료의 일종으로 수량이 많든 적든 상관없이 CNC 가공에 사용되는 단단한 금속 블록보다 저렴한 경우가 많으며 다양한 모양과 크기로 쉽게 가공할 수 있어 재료 낭비와 생산 비용을 줄일 수 있습니다.

짧은 처리 시간

컴퓨터 제어 기계를 사용하면 판금을 쉽고 빠르게 제작할 수 있습니다. 판금 제작에는 종종 프로세스의 여러 단계가 병렬로 수행되는 간소화된 워크플로우가 포함되어 있기 때문에 리드 타임이 짧습니다.

디자인의 유연성

판금을 복잡한 모양과 형상으로 절단, 굽힘, 성형 및 용접하는 다양한 재료와 기술을 통해 판금 가공은 엔지니어와 설계자를 위한 설계에 유연성을 제공하고 맞춤형 툴링을 생성하여 판금을 표준 툴링으로는 불가능한 고유한 모양이나 구성으로 제작할 수 있습니다.

 

신속한 프로토타이핑을 위한 판금 제조의 과제 및 고려 사항

1. Rapid Prototyping을 위한 Sheet Metal Fabrication의 한계

재료 제한

판금 가공은 일반적으로 강철, 알루미늄, 구리 또는 황동과 같은 특정 재료로 제한됩니다. 이러한 재료는 널리 사용 가능하고 많은 바람직한 특성을 가지고 있지만 모든 응용 분야 또는 설계 요구 사항에 적합하지 않을 수 있습니다.

재료 두께 제한

일반적으로 두께가 수백 분의 일에서 수 밀리미터에 이르는 금속 시트와 같이 상대적으로 얇은 재료에 가장 적합합니다. 두꺼운 재료는 특수 장비나 기술이 필요할 수 있으며, 이는 더 비싸고 시간이 많이 소요될 수 있으므로 CNC 가공으로 전환해야 할 수도 있습니다.

디자인의 복잡성

판금 가공은 복잡한 모양과 형상을 생성할 수 있지만 달성할 수 있는 설계의 복잡성에는 몇 가지 제한이 있습니다. 예를 들어, 특히 전통적인 절단, 굽힘 및 성형 기술을 사용하는 경우 판금으로 작은 형상이나 복잡한 세부 사항을 제작하는 것이 어렵거나 불가능할 수 있습니다.

툴링 제한 사항

판금 가공에는 원하는 모양과 형상을 만들기 위해 다이, 펀치 및 몰드와 같은 툴링이 필요하지만 맞춤형 툴링을 만드는 것은 비용과 시간이 많이 소요될 수 있으므로 빠른 설계 반복 및 변경이 필요한 신속한 프로토타이핑 응용 프로그램에는 제한이 될 수 있습니다.

공차 제한

판금 가공은 높은 정밀도와 정확도로 부품을 생산할 수 있지만 달성할 수 있는 공차에는 한계가 있습니다. 매우 엄격한 공차에는 CNC 가공과 같은 특수 장비 또는 기술이 필요할 수 있기 때문에 더 비쌀 수 있습니다.

2. 재료 선택 및 설계 고려 사항

판금 가공은 균일한 두께의 금속 제품에 항상 최적의 선택입니다. 일반적인 판금 재료는 일반적으로 강철, 알루미늄 및 구리이며 판금의 두께는 강도와 강성에 영향을 미칩니다.

시트가 두꺼울수록 강도가 더 높을 수 있지만 굽히거나 성형하기가 더 어려울 수 있습니다. 또한, 시트가 얇을수록 작업하기가 더 쉬울 수 있지만 원하는 용도에 충분한 강도를 제공하지 못할 수 있습니다.

판금 가공용으로 설계하려면 부품을 만드는 방법을 고려해야 해야 하는데 설계자는 기능의 위치와 크기, 필요한 구부림과 접기의 수, 달성할 수 있는 공차와 같은 요소를 고려해야 하고 이를 통해 최종 부품이 기능적이고 제조하기 쉬운지 확인할 수 있습니다.

최종 부품의 표면 마감은 외관, 내식성 및 기타 특성에 영향을 미칠 수 있습니다. 설계자는 도장 또는 양극 산화 처리와 같은 마감 유형과 응용 프로그램에 허용되는 표면 거칠기와 같은 요소를 고려해야 합니다.

 

마지막 생각들

판금 가공을 사용하면 균일한 두께의 금속 제품을 신속하게 시제품화할 수 있어 비용 효율적이고 빨라 엔지니어와 설계자가 제품 개발 주기를 단축하고 비용을 절감할 수 있으며 전문 제작자는 제작에서 표면 마감까지 모든 작업을 쉽게 수행할 수 있습니다.