실패 없는 시제품 제작을 위한 소재 및 공정 선택 가이드 

시제품 제작은 제품 개발 과정의 핵심적인 단계입니다. 하지만 막상 제작을 앞두고 나면 어떤 공정과 소재를 선택해야 할지 고민이 되기 마련입니다. 제작 목적에 맞지 않는 선택은 시간과 비용 낭비, 그리고 전체 일정 차질로 이어질 수 있습니다.

이 가이드에서는 외관, 기능, 양산 검증 등 시제품 제작 목적에 따라 어떤 공정과 소재가 가장 적합한지 구체적으로 안내합니다.

외관 확인용 시제품

추천 공정: 3D 프린팅 - SLA
추천 소재: 유사ABS 레진, 투명 레진 등

시제품을 통해 디자인을 검토하거나, 투자자 및 고객 대상의 시연을 진행할 때, 가장 중요한 요소 중 하나는 바로 외관의 완성도입니다. 이 경우, SLA(광경화수지 방식 3D 프린팅) 공정이 가장 적합합니다. SLA 공정은 높은 표면 정밀도와 매끄러운 외관 구현이 가능하기 때문에, 도색을 추가하면 양산품에 가까운 외관을 재현할 수 있습니다. 투명 레진을 사용하면 아크릴과 유사한 투명도를 가진 부품까지 만들 수 있습니다. SLA 3D프린팅은 전자기기 외관, 패키징 샘플, 의료기기 커버 등에서 디자인 피드백을 중시하는 분야에 매우 유용합니다.

그림 2, 그림 — 유사 ABS 흰색 레진으로 SLA 3D 프린팅 후 유광 도색

기능 확인용 시제품

추천 공정: 3D 프린팅 - SLA & SLS, CNC 가공
추천 소재: 유사 ABS 레진, 나일론, 금속 등

기능 확인용 시제품 제작 시에는 단순히 외관뿐만 아니라, 조립 구조의 적합성, 작동 안정성, 기계적 특성 등의 검토가 중요합니다. 이를 위해서는 SLA, SLS(선택적 레이저 소결 방식 3D 프린팅), CNC 가공 등의 공정을 고려할 수 있습니다. 

SLA 공정: SLA 공정과 유사 ABS 레진을 사용하면 빠르고 비용 효율적인 제작이 가능하지만, 충격이나 고온에 취약한 단점이 있습니다. 그러나 정밀한 조립 테스트나 저하중 환경의 작동 검증을 위해서는 적합한 선택이 될 수 있습니다. SLA는 비교적 저렴한 비용으로 빠른 검증이 가능하므로, 프로젝트 하중에 맞게 적용하여 활용하신다면 가장 비용 효율적으로 원하는 결과를 얻을 수 있는 옵션입니다.

그림 6, 그림 — 유사ABS 흰색 레진을 사용하여 SLA 3D 프린팅 후 무광 도색 및 실크 인쇄 적용

SLS 공정: SLS 공정과 나일론(PA12) 또는 알루미늄이나 글라스비드가 포함된 강화 나일론을 선택하면, 내구성이 우수하고 복잡한 형상 제작이 가능하여 내하중 부품이나 반복 작동 부품에 적합합니다. 일체형으로 설계하여 경량화와 조립의 간소화를 할 수 있다는 장점도 가집니다. 다만, 표면이 거칠어 후가공이 제한적이므로, 외관보다 기능이 중요한 부품에 활용하는 것이 좋습니다.

그림 8, 그림 — PA12나일론을 사용하여 SLS 3D 프린팅으로 제작

CNC 가공: CNC 가공은 금속 부품의 정밀한 치수 확보와 기계적 특성을 재현하는 데 필수적인 공정입니다. 특히, 고하중 또는 고열 환경에서 사용할 부품의 경우, CNC 가공을 통해 높은 정밀도와 품질을 보장받을 수 있습니다.

그림 14, 그림 — 알루미늄 AL6061을 사용하여 CNC 가공 후 아노다이징 처리

양산 검증용 시제품

추천 공정: CNC 가공, QDM(간이 금형)
추천 소재: 양산용 소재와 유사한 재질

양산 검증용 시제품을 제작하는 단계에서는 실제 양산 공정과 소재에 최대한 유사한 조건에서 테스트가 이루어져야 합니다. 이때는 CNC 가공이나 QDM(Quick Delivery Mold; 간이 금형) 공정이 적합합니다.

CNC 가공: 양산 금형을 사용하지 않고도 실제 사용 환경에서의 테스트가 가능하며, 치수 정밀도와 신뢰성에서 우수한 결과를 얻을 수 있습니다.

그림 10, 그림 — 알루미늄 (AL6061) 을 사용하여 CNC가공 후 아노다이징 처리

QDM: 간이 금형을 사용하여 실제 사출 성형 조건에서 시제품을 제작할 수 있는 방법이지만, 비용이 많이 들고 양산 금형과 차이가 크게 나지 않을 수 있으므로 예산을 고려한 선택이 필요합니다.

그림 12, 그림 — ABS를 사용하여 QDM 공정으로 제작한 후 SF코팅 및 실크인쇄 처리

연질 소재 시제품

추천 공정: 진공주형
추천 소재: TPU 등 유연 재질

TPU와 같은 유연한 소재를 활용한 시제품을 제작할 경우, 진공주형 공정이 가장 적합합니다. 진공주형은 다양한 쇼어 경도 범위(40~80)에서 선택이 가능하며, 색상 추가와 우수한 외관 품질도 구현할 수 있습니다. 유연한 커버, 방진 패킹, 착용형 기기 부품 등 다양한 분야에서 활용될 수 있습니다. FDM이나 SLS 방식으로도 TPU 소재를 출력할 수 있지만, 고정된 경도와 후처리 제한으로 인해 완제품에 가까운 품질로 제작하기 어려운 점이 있어 고품질 시제품 제작 관점에서 진공주형은 연질 부품 시제품 제작의 거의 유일한 선택지입니다.

portfolio, 그림 — 유사TPU 소재를 활용하여 경도 85A로 진공 주형으로 제작

시제품 제작은 그 목적에 맞는 최적의 공정과 소재 선택이 중요합니다. 외관 확인용, 기능 확인용, 양산 검증용 등 각 단계마다 가장 적합한 공정을 선택하고, 필요에 따라 다양한 소재를 조합하는 것이 핵심입니다. 이를 통해 시간과 비용을 절감하면서도 품질 높은 시제품을 빠르게 제작할 수 있습니다. 이 가이드를 참고해 시간과 비용을 절감하고, 품질 높은 시제품을 효율적으로 제작해 보세요.