전문가 가이드

시제품 제작

목업이란 설계한 2D, 3D 도면을 바탕으로 제작한 실물 크기의 샘플입니다. 다른 말로는 #시제품 #프로토타입 이라고도 합니다.​

우리는 목업/시제품 제작을 통해 제품의 컨셉과 완성도를 한 눈에 알아볼 수 있고 디자인 컨셉을 확인할 수 있습니다.

전시회나 박람회에 출품하기 위해 제작하는 경우도 있고 해당 샘플을 마케팅/영업에 활용하기도 합니다.

실제 생산 단계 이전에 검토와 테스트를 위해 필수 단계라고 볼 수 있습니다. 목업제작을 통해 문제점을 발견하고 수정한다면 생산 전, 코스트 로스를 최소화할 수 있지요.

목업 제작은 디자인과 내구성, 조립성, 동작, 양산성 등 많은 방면에서 내 제품의 부족한 점을 볼 수 있는 프로세스에요. 양산 시 적용하고자 하는 소재와 최대한 비슷하게 제작할 수 있으며 우리가 자주 들어본 3D프린터부터 CNC 가공까지 다양한 방법으로 만들 수 있습니다.

시제품 제작 프로세스

#프로토타입 이라 불리는 #시제품 은 본격적인 상품으로 나오기 전 성능을 검증, 개선하기 위해 제작하는 견본품같은 것입니다. 시제품 제작을 통해 제품의 문제점을 파악하고 수정하여 완제품을 생산하기 전 문제를 해결할 수 있도록 하는 것이죠. 양산 제품의 원가 절감과 판매율 증진을 위해서 꼭 필요한 작업입니다.

시제품 제작은 어떤 프로세스로 진행될까요?

1. 자료 검토

시제품 제작은 자료 검토 단계부터 시작합니다. 보유하고 계신 3D 데이터나 디자인 자료, 설계자료를 보내주시면 담당자들이 검토하여 제작 가능 여부를 판단합니다. 만약 디자인 자료가 없으신 분들은, (주)한국전자기술과 같이 디자인 설계도 가능한 업체를 찾아주시면 됩니다 🙂

2. 자료 수정.보완

경우에 따라 디자인 파일을 수정해야하는 상황도 발생합니다. 수정이 필요할 경우 발주처와 협의를 통해 수정, 보완 작업을 진행합니다.

3. 제작 / 가공

가공 단계에 진입하면 사용할 재료와 가공 방법 등을 구체화하게 됩니다. 장비 혹은 제품 크기 등에 따라 시제품 제작에 소요되는 일자가 다르기때문에 스케줄을 조율하고 소재를 입고한 뒤 장비를 세팅해요.

4. 후가공

출력 및 가공이 완료되면 필요에 따라 후가공을 진행합니다. 단순히 기능검토만 하실 경우라면 후가공이 필수적이진 않지만 디자인 검토용이거나 품평회에서의 시연 용도라면 꼭 진행하셔야 하는 부분이에요. 표면을 올곶게 하고 도색이나 인쇄 등 필요한 것들을 진행하여 시제품의 퀄리티를 높여주는 작업입니다.

5. 검수

품질을 검수하여 오차를 확인합니다. 조립은 잘 되는지, 표면에 이상이 있진 않은지 꼼꼼하게 검수합니다.

6. 납품 및 배송

납품을 통해 고객사의 컨펌을 받게 됩니다.

위에서 언급되었던 후가공 작업은 퀄리티 향상을 위해 진행하는 작업입니다. 단순히 구조만 확인할 경우라면 굳이 필요하지 않지만 시연이나 촬영, 디자인 퀄리티를 확인하기 위해 시제품을 제작했을 경우에는 꼭 필요한 작업입니다.

세부적으로 어떤 과정을 거치게되는지 잠시 살펴보겠습니다.


표면처리 작업

프린팅 방식에 따라 차이는 있지만 출력물의 표면이 거친 경우가 많이 있습니다.​ 때문에 출력물의 표면을 매끈하게 후가공해줄 필요가 있는데요, 퍼티를 발라 결을 메꾸고 사포로 샌딩 작업을 거친 뒤 필요에 따라서는 아세톤훈증을 통해 좀 더 매끄럽게 만들어줄 수도 있습니다.

(*아세톤훈증이란 아세톤의 성질을 활용해 출력물을 녹여 결 무늬를 없애주는 작업이에요)

표면을 매끄럽게 만드는 작업이 끝나면 서페이서를 뿌려 마무리해줄 수 있습니다.

도색작업

페인팅 작업은 다들 아실 거라 생각됩니다. 표면처리가 완료된 출력물에 도료를 칠하는 작업인데요, 스프레이 형태의 도료를 사용하거나 저희가 직접 칠하는 경우도 있답니다 :)​

도색작업 시에는 유광 혹은 무광 코팅도 가능합니다.​

하지만, 도색작업 이후에는 표면처리가 힘들고 표면처리가 되지 않은 출력물에 도색작업을 하면 지저분해지기 때문에 꼭, 표면처리 작업을 거친 후 도색을 진행해야 합니다.

기타 특수효과

금박, 은박을 포함한 컬러박을 표면에 장착할 수도 있고 크롬 증착 작업을 통해 광택을 내줄 수도 있어요. 이러한 작업을 통해서 도색으로는 표현하지 못했던 질감을 나타내줄 수 있습니다. 로고나 마크, 버튼에 인쇄가 필요한 경우에는 UV 프린터를 활용해 제품에 텍스트나 이미지를 프린팅해줄 수 있어요.

목업의 종류

목업의 종류는 크게 두 가지가 있는데요, #디자인목업#워킹목업 입니다. 이 두 샘플의 가장 큰 차이는 기능부의 포함여부입니다.

시제품 제작디자인 목업(Design Mock-up)

말 그대로 디자인 확인을 위한 목업으로 보시면 됩니다. 기능적인 부분은 포함되어있지 않고, 디자인적 부분만 확인할 수 있습니다. 디자인을 확인하기 위한 목업이니만큼 색상이나 재질, 광택 등 디자인적 요소들을 중점적으로 제작합니다. 도색이나 로고 인쇄, 광택 스프레이 등 필요에 따라 후가공 작업이 이루어지며 ​생산 단계에서 적용되는 모든 디자인적 요소를 구현하여 눈으로 확인하고 보완할 수 있도록 합니다.

시제품 제작워킹목업(working mock-up)

#워킹목업 은 기능과 동작을 수행할 수 있는 시제품의 꽃이라고 할 수 있습니다. 사진에서 보시는 것처럼, 껍데기뿐만아니라 살균동작이 가능한 살균기가 비로소 탄생하는 것이죠. 실제 동작을 검토하고 동작 시 문제될 수 있는 구조 부분 등을 파악할 수 있습니다. 기능 및 성능 검증이 가능한 목업이며, 워킹 목업에 디자인목업의 요소를 결합하면 실제 양산했을 때와 흡사한 목업을 확보할 수 있습니다.​

해당 목업은 기능확인뿐만 아니라 디자인, 기구적 요소, 구조, 동작 등 전반적인 품질을 확인할 수 있으며 ​홍보자료에 활용될 촬영용 샘플이나 영업이나 전시회 참가를 위한 시연용으로도 활용하실 수 있습니다.

시제품 제작소프트목업(Soft mock-up)

이외에도 구조만 파악할 수 있도록 간략하게 제작한 #소프트목업 이 있습니다. 다른 종류의 시제품에 비해 비용이 적게 들지만, 퀄리티는 낮기 때문에 검토용/확인용으로만 사용할 수 있어요.​

형상이나 크기 등 수치적인 부분을 확인하기 위한 데에 그 목적이 있기 때문에 별도의 비용을 들여서 표면처리나 도색 등의 후가공작업을 거치지 않는 것이 일반적이빈다.

소프트목업의 제작은 단시간에 가능하며 제작비용도 저렴합니다.

디자인 제작이 완료되면 우리는 디자인 목업을 제작하여 디자인을 검토할 수 있어요. 파일로 보는 것과 사뭇 다른 느낌을 느끼실 수 있을거에요. 이후에는 기구설계를 진행한 후 기능테스트를 위한 워킹목업을 제작할 수 있습니다. 워킹목업을 검토한 이후 컨펌 및 수정이 완료되면 생산을 위한 금형설계에 착수하게 됩니다.

시제품 제작 필요성

1.양질의 퀄리티 도출

#시제품 을 제작하는 가장 큰 이유라고 볼 수 있습니다. 시제품 제작은 금형 설계에 들어가기 전, 제품에 대한 외관 디자인과 기능, 조립성, 기구설계적인 부분, 양산성, 생산비용까지 개발 프로세스의 문제점을 미리 파악할 수 있도록 합니다. 체결되는 부위가 정확하게 체결이 되는지 간섭되는 부위는 없는지 버튼의 위치는 정확하고, 누르는 데에 이상이 없는지 기능적으로는 정상 작동을 하는지 특정 파츠가 무광인 것이 나은지 색상조합은 맞는지, ​세부적인 디테일까지 모두 확인할 수 있기 때문에 최종적으로 생산되는 제품의 퀄리티를 확정지을 수 있어요.

2.생산 비용 절감

생산 비용은 개발비용과는 별개로 파츠 수와 조립의 용이성, 소재, 개별 부품 비용, 후가공 비용 등에 따라 폭넓게 조정될 수 있습니다. ​시제품을 제작하여 눈으로 확인해보면 비용과 직접적으로 연관되는 사항들을 정리할 수 있어요. ​조립의 용이성을 높이고 불필요한 후가공 작업을 삭제하거나 저렴한 소재로 변경하는 등 ​비용을 낮출 수 있는 다양한 방안들이 도출될 수 있습니다.​

내 머릿속의 이미지와 실제 눈으로 보는 것에는 많은 차이가 있으니 시제품 제작을 통해 꼭 확인하시는 것이 좋아요.

3. 활용처에 따라 다양하게 활용

실제 제품과 동일한 퀄리티의 목업을 제작하여 영업과 마케팅에 활용할 수 있습니다. 바이어를 상대로 시연을 해볼 수도 있고 소비자 반응조사나 품평회, 전시회나 박람회에서 고객을 응대할때도 목업 제품을 활용할 수 있어요.​

KC 등 제품인증을 진행할 때도, 시제품 제출이 필요합니다. 다만 제품인증 시에는 필요에 따라 후가공을 제외할 수도 있어요.

3D 프린팅

3D 프린터 개념

시제품 제작에서 흔히 사용되는 #3D프린터 는 최근 3D 프린터 / 3D 펜 등 일반 가정이나 교육용으로도 종종 사용되는 추세입니다.

3D프린터란 3차원의 입체 형상을 출력하는 기계입니다. 적층가공방식으로 형상을 제작하기 때문에 아래쪽부터 한 층 한 층 쌓아올려간다고 생각하시면 됩니다.​

소량생산에 적합한 방식으로 시제품 제작 시 많이 활용됩니다. 3D 프린터(기계)+재료(소재)+3D 도면*만 있다면 어떠한 제품이든 출력할 수 있답니다.

*3D파일은 주로 .stl 확장자를 사용하며 그 외 .obj, .3dm(Rhino native) 등도 있습니다.

3D 프린터의 장점은 무엇이 있을까요?​

먼저, 형상에 대한 제한이 없습니다. CNC 가공의 경우, 특정 형상에 특화된 기법이 있다고 말씀드렸었는데3D 프린터의 경우는 적층가공방식을 사용하고 있기 때문에 어떠한 형상이든 모두 제작 가능하다는 장점이 있습니다.

빠른 출력과 사용의 용이성도 장점이 될 수 있겠습니다. 일반인도 쉽게 사용할 수 있고 금형도 필요하지 않으며 설계 변경과 제작이 모두 간단합니다. 소요 시간도 길지 않아 급히 구조 확인이 필요하거나 디자인목업이 필요한 분들께 적합할 수 있습니다.​

깎아서 가공하는 방식보다 소재의 낭비가 적기 때문에 재료비 또한 낮출 수 있습니다.

반면 단점으로는 높지 않은 정밀도와 강도, 내구성의 문제가 있습니다. 하지만 간단한 구조 확인이나 디자인 체크용으로는 문제 없이 사용하실 수 있으니 상황에 따라 적합한 제작 방식을 활용하시면 됩니다.

출력 방식 구분

3D 프린팅 기술에도 FDM 방식 / SLA 방식 등 다양한 제작 기술이 있습니다.

1. FDM (Fused Deposition Modeling)

#FDM 은 ‘필라멘트’로 불리는 플라스틱 소재를 열로 녹인 뒤 노즐로 압출하여 적층하는 방식입니다. 가장 대중화된 방식이 아닐까 생각되는데요, 보통 ABS 소재를 활용하며 가격이 저렴한 편이지만 표면이 매끄럽지 않고 제작 속도도 느린 편이기 때문에 산업용보다는 개인 혹은 가정에서 주로 사용됩니다.

2. SLA (StereoLithography)

#SLA 방식은 광경화성 수지를 적층하는 방식으로, UV 레이저 빔을 이용해 빛을 조사하면 경화되는 원리를 활용한 방식입니다. 퀄리티가 높고 출력속도도 빠르지만 고가의 광경화성 재료를 사용해주어야합니다. 사용가능한 원료, 색상이 아직까지는 제한적입니다. ????

3. SLS (Selective Laser Sintering)

#SLS 는 분말 형태의 소자를 사용하여 형상을 제조하는 방식입니다. 분말을 레이저 빔으로 녹여 제작하며 재료강도가 우수한 것으로 알려져 있습니다. 장비가 굉장히 크고 고가이기 때문에 대중적이지는 않습니다.

4. DLP (Digital Light Processing)

#DLP 방식은 액체 상태의 강경화성 수지에 만들려는 형상 모양으로 빔을 조사하여 경화시키는 방식입니다. 정밀도와 표면조도가 상당히 정밀하고, 빠르게 츨력할 수 있지만 원료가 제한적이고 원료가격이 비싸다는 단점이 있습니다. 타 프린팅 방식과 대비했을 때 제작 가능한 사이즈가 작다는 것도 단점이 될 수 있겠네요.

이외에도 롤러를 이용해 종이나 금속판 등을 접착제로 붙이는 LOM 방식, 수지를 분사하여 UV 광으로 경화하는 Polyjet 방식, 수지와 왁스를 동시에 분사하여 제작하는 MJM 방식 등이 있어요.

출력하고자 하는 제품, 소재, 시간과 비용 등을 고려하여 본인에게 적합한 방식과 소재를 사용하실 수 있습니다.

CNC 가공

CNC는 흔히 공작기계라고 부르고 있습니다. CNC 가공은 디지털 정보를 활용하여 기계를 제어하고 소재 및 부품을 가공하는 가공방법 중 하나입니다. 다양한 절삭 공구와 재료를 활용할 수 있고 정밀도가 높은 편이기 때문에 소형 부품을 제작하거나 매끄러운 표면의 제품을 가공하기에 적합합니다. 항공기의 부품을 제작하는데에 많이 활용되고 있어요.

CNC에서는 일괄작업도 가능하기 때문에 대량으로 정밀 부품을 생산하기도 합니다. (이부분은 CNC 기계에 따라 다를 수 있으며, 시제품제작에 적합한 목공기계에는 해당되지 않습니다.)

일정하게 구멍을 뚫는 드릴링 작업과 공작물을 절삭하는 밀링 작업도 손쉽게 할 수 있습니다.

CNC의 대표 가공법이라고 봐도 무방한 #밀링 작업은 공작물을 베드에 고정하고 회전하는 공구를 이용해 가공하는 방식입니다. 공작물의 형상에 따라 3축~5축 머신을 다양하게 사용할 수 있고, 3축 머신의 경우 한 번의 세팅으로 한 면을 가공할 수 있기 때문에 공작물을 세팅하는 방법에 따라 가공 효율이 달라질 수 있어 완성된 설계 파일에 따라 견적가가 다를 수 있어요. 공작물 위치는 전문가가 수동적으로 배치하며 사용에 조심하셔야 합니다.

#선반 공작물을 회전시키고 고정된 공구를 움직여 가공하는 기법으로 SHAFT, BOLT, FLANGE 등 원통형 공작물이나 원뿔형 공작물을 주로 가공합니다.

머시닝센터, 즉 #MCT 를 활용하시면 비교적 복잡하고 어려운 제품도 생산해낼 수 있습니다. 다만 시간은 조금 더 소요될 수 있어요.

플라스틱부터 금속까지 ABS와 아크릴, PC, 금속, 비철금속 등 다양한 소재를 재료로 활용할 수 있으나 각 소재별 특성을 잘 파악한 뒤 적합한 툴을 선정해야 합니다.

가공 공정 후에 표면처리가 필요한 경우도 있어 액체도장, 분체도장, 부식, 에칭, 도금, 아노다이징 등 표면처리 작업이나 UV 인쇄, 실크인쇄, 레이저 각인 등 로고 등의 인쇄 작업을 거쳐 납품되기도 합니다.

CNC 가공을 위한 기본적인 설계 도면은 2D의 대표주자 오토캐드가 있으며 그 외 인벤터, 솔리드 웍스, 카티아, 라이노 등을 활용할 수 있어요. .dwg 파일 혹은 .stp / .step 파일을 통해 가공 및 견적 문의가 가능합니다.

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