제조, 제품 개발 또는 유지관리 과정에서 조립 또는 수리하고자 하는 제품에 기성 도구를 사용할 수 없는 경우가 많습니다. 맞춤형 지그와 고정 장치를 사용하면 예를 들어 도구를 가이드하거나 개체를 제자리에 고정하는 방식 등으로 작업을 정확하게 반복할 수 있습니다. 빠르게 진행되는 제조 환경에서 이러한 효율성은 비즈니스의 수익성에 큰 변화를 가져다 줄 수 있습니다.
맞춤 지그 및 고정 장치의 장점
지그와 고정 장치는 제조업에 다양한 이점을 제공하며 제품 관련 작업을 더 쉽고 빠르게, 심지어 가능하게 만들어 주고 있습니다. 작업자가 작업을 더 쉽게 수행할 수 있게 만들어 주는 인체공학적 이점도 있을 수 있습니다.
맞춤형 지그와 고정 장치는 다양한 항목을 처리할 수 있도록 조정 가능하게 만드는 것도 가능합니다. 아니면 특정 부품에 맞춰 설계할 수도 있습니다.
3D 프린트 지그 및 고정 장치
지그와 고정 장치를 만들면 기존 생산 방식으로는 시간과 비용이 많이 들 수 있습니다. 모든 기업에 CNC 머신을 갖춘 작업장이 있는 것이 아니며, 외주를 할 경우 몇 수가 소요되고 비용도 많이 들고 설계 반복이 지난한 과정이 될 수 있습니다.
3D 프린팅으로 제작된 도구는 생산 비용이 약 10달러에 불과하지만 동일한 부품을 기존 방식으로 생산한다면 1,000달러는 가볍게 넘어설 수도 있습니다. 3D 프린팅을 사용하면 몇 시간 내에 첫 결과물을 받아 볼 수 있으므로 설계의 유효성을 바로 검사할 수 있습니다.
많은 엔지니어가 알고 있듯, 첫 설계는 결코 올바른 설계가 아닙니다. 따라서 이러한 부품을 빠르게 프린트할 수 있으면 반복을 통해 완벽한 설계에 빠르고 효율적으로 도달하게 됩니다. 설계를 마무리한 후에 교체 부품을 프린트하거나 전 세계의 다른 위치와 설계를 공유하기도 쉽습니다. 부품이 어디에 필요하든 3D 프린터를 사용하면 긴 리드 타임 없이도 알맞은 도구를 즉시 만들 수 있습니다.
지그와 고정 장치의 입증된 예
시간과 비용을 절감하고 사용자가 더 작업하기 쉽게 만들어 주는 것으로 입증된 3D 프린트 지그와 고정 장치의 네 가지 예를 소개합니다.
Volkswagen Autoeuropa – wheel assembly tool
Ford – 자동차 엠블럼 지그(상단)
쾰른 소재 Ford 파일럿 공장에서 근무하는 엔지니어는 자동차 후방에 걸 수 있는 도구를 개발했습니다. 이 지그 덕분에 차량 후방에서 배지와 엠블럼의 위치를 빠르게 잡을 수 있었으며, 그 결과 편차가 줄어들었습니다. 이 도구는 ABS만큼 강하지만 차체 긁힘을 방지할 수 있을 정도로 부드러운 재료인 Tough PLA로 프린트되었습니다. 도구에 추가된 구멍에는 자석이 들어 있어 위치를 유지해 줍니다. Ultimaker S5에서 두 개의 부품으로 프린트되어 후처리 중에 가운데를 하나로 붙인 것입니다.
Volkswagen Autoeuropa – 휠 조립 도구(하단)
포르투갈 소재 Volkswagen Autoeuropa의 엔지니어는 휠건을 휠에 가이드하기 위해 휠건 지그를 만들었습니다. 다른 3D 프린트 지그와 함께 사용하면 다섯 개 너트 모두를 한 번에 조일 수 있으며 휠 테두리가 긁힐 염려가 없습니다. 짧은 빨간색 튜브는 잠금 너트를 가이드합니다. 손상이 발생할 경우 쉽고 빠르게 교체할 수 있도록 여러 부품으로 프린트되었습니다. 이런 방식을 사용하면 전체 모델을 다시 프린트할 필요가 없기 때문에 시간과 재료를 절약할 수 있습니다. 이 도구에는 막대한 힘이 가해지지 않기 때문에 PLA로 프린트하는 것이 가능합니다.
전기 자전거 제조 – 자전거 페달 조립 고정 장치
Ultimaker – 슬라이딩 블록 고정 장치
전기 자전거 제조 – 자전거 페달 조립 고정 장치(상단)
정확한 너트에 도달하기가 상당히 어렵기 때문에 페달을 자전거에 장착하는 작업에는 시간이 오래 걸릴 수 있습니다. 기존에 작업자는 렌치를 사용해 페달을 수동으로 조여야 했습니다. 이 3D 프린트 도구는 페달 주위와 완벽하게 일치하며 너트를 꽉 잡아줍니다. 드릴에 장착할 경우 페달을 몇 초면 마운트할 수 있습니다. 폴리카보네이트가 매우 강하고 단단하기 때문에 이러한 도구는 보통 폴리카보네이트로 프린트됩니다.
Ultimaker – 슬라이딩 블록 고정 장치(하단)
Ultimaker는 말하는 바를 실천합니다. Ultimaker 제조 설비의 많은 도구, 지그, 고정 장치는 조립 라인 워크플로의 최적화를 위해 Ultimaker 3D 프린터로 프린트됩니다. Ultimaker 3D 프린터의 주축은 슬라이딩 블록을 통해 모터와 연결되어 있습니다. 이 맞춤 설계된 압력 고정 장치는 슬라이딩 블록의 조립에 유용합니다. 하부 케이싱이 3D 프린트된 고정 장치에 놓이고 벨트가 삽입되면 3D 프린트된 프레스 도구가 슬라이딩 블록의 반대편을 제자리로 눌러줍니다. 이 도구는 매우 견고한 XSTRAND™ GF30 PA6(유리 섬유가 30%인 나일론)로 프린트했으며, 도구가 슬라이딩 블록을 손상시키지 않도록 유연하고 부드러운 재료인 Ultimaker TPU 95A를 함께 사용했습니다.
적합한 재료 사용하기
공장에서 사용되는 지그와 고정 장치가 높은 스트레스나 온도를 견뎌야 하는 경우가 있습니다. 그래서 지그와 고정 장치에 알맞은 재료를 사용하는 것이 중요합니다. Ultimaker는 다양한 산업용 재료를 제공합니다. 개방형 필라멘트 시스템에서는 어떤 브랜드의 재료도 사용할 수 있습니다. 여기에는 다양한 산업용 플라스틱, 카본, 철강, 유리 섬유 강화 필라멘트가 포함됩니다. 이런 식으로 강하고 튼튼하며 높은 열에도 잘 견디고 유연하거나 단단한 재료의 범위를 원하는 대로 꾸준히 확장할 수 있습니다. 필요에 맞는 적절한 특성을 갖도록 맞춤 설계된 필라멘트를 사용할 수도 있습니다.
이중 압출과 재료의 결합
이중 압출 머신의 가장 큰 장점은 여러 재료를 결합할 수 있다는 점입니다. 많은 고객이 강도 때문에 Ultimaker Tough PLA와 같은 재료를 사용하며 그립감을 더하고 제품이 긁히지 않도록 보호하기 위해 유연한 TPU 95A를 결합합니다.
다른 훌륭한 장점으로는 두 가지 색상의 사용을 들 수 있습니다. 부품의 외부에 다른 색깔을 사용할 경우 안쪽 색상으로 제품의 마모 및 교체 시기를 파악할 수 있습니다.
3D 프린트 지그 및 고정 장치 자세히 알아보기
비즈니스를 위한 3D 프린팅 응용 분야를 더 자세히 알아보려면 백서를 읽어보십시오.
