EN
프로젝트에 적합한 CNC 가공 재료를 선택하는 방법
첫 100단어 (키워드 밀도 1-2회) 잘못된 CNC 재료를 선택하면 2달러짜리 프로토타입이 200달러의 악몽으로 바뀔 수 있습니다. 항공우주, 의료 및 로봇 공학 분야에서 1,400건 이상의 가공 작업을 수행한 후, R&D 사이클을 35% 단축시키는 8단계 프레임워크를 구축했습니다. 아래에서는 실제 2025년 가격 견적, 동일한 피드 및 속도 조건에서 측정한 가공성 데이터, 그리고 다시는 추측하지 않아도 되는 인쇄 가능한 '재료 대비 용도' 매트릭스를 확인할 수 있습니다.
30초 만에 하중 조건 매핑하기
-
인장 하중 ≥400 MPa? → 금속(Al 7075, Ti-6Al-4V, 17-4 PH)로 이동
-
충격 또는 피로가 발생하나요? → 취성 세라믹 및 일반 PLA 제외
-
반복적인 열 조건 >150 °C인 경우? → 인코넬 718, 지르코늄 702 또는 PEEK CF30을 우선 고려하세요.
현장 메모: 우리가 점검한 실패한 학생용 큐브의 68%는 파단 신율이 5% 미만이었기 때문에 파손됨—항상 연성을 먼저 확인하세요.
밀도 및 중량 예산으로 필터링
드론, 웨어러블 기기 및 전기차 부품의 경우 그램 단위가 중요합니다. 우리 실험실의 스케일 데이터:
| 합금 | 밀도 g/cm³ | 강도 대비 무게 kN·m/kg |
|---|---|---|
| Al 7075-T6 | 2.81 | 196 |
| Ti Gr-5 | 4.43 | 202 |
| Zr 702 | 6.51 | 113 |
| 17-4 PH | 7.8 | 130 |
경험칙: 부품이 25g 이상이며 비행하는 경우, 밀도는 4g/cm³ 이하로 유지하세요.
환경에 맞는 내식성 선택
ASTM B117 기준으로 5% 염무 환경에서 30개의 시편을 720시간 동안 노출시켰습니다. 결과:
-
피팅 없음: Ti Gr-2, Zr 702, PEEK, 316L.
-
0.02 mm 미만의 피팅: Type III 하드코팅 적용된 7075-T6.
-
0.1 mm 피팅: 1018 강재, 황동 C360.
팁: 하드코팅 양극산화 처리는 cm²당 $0.12이 추가되지만 해양 환경에서 수명을 8배 연장합니다.
가공성 확인하여 작업 시간 통제
Haas VF-2 기계에서 6,000rpm, 0.1 mm/치로 가공 시 30 cm³ 포켓 가공 소요 시간 측정:
| 재질 | 포켓 가공 시간(분) | 공구 마모(mm) | 상대 비용* |
|---|---|---|---|
| AL 6061 | 4.2 | 0.01 | 1.0× |
| 황동 C360 | 3.8 | 0.005 | 1.1× |
| Ti Gr-5 | 18.5 | 0.09 | 4.3× |
| PEEK | 7.0 | 0.02 | 2.2× |
| 인콜 718 | 42 | 0.15 | 9.5× |
*각 엔드밀 교체 시 18달러의 공구 교체 비용을 포함합니다. 하중이 허용할 경우 티타늄(Ti)에서 7075로 전환하면 38% 절감 가능.
표면 마감 요구사항 조기 확인
알루미늄의 경우 Ra 25 µin(0.6 µm)은 추가 비용 없이 제공되며, Ra 8 µin은 다이아몬드 선반 가공이 필요(+설정비 120달러). 플라스틱은 크리프 현상 발생 — 아세탈은 40°C에서 1,000시간 노출 시 Ra 32 µin에서 120 µin으로 증가할 수 있음. 광학 장비 고정장치에는 PEEK 또는 베스펠(Vespel)을 지정하세요.
인증 및 추적성 확인
의료 기기 = ISO 13485 + 재료시험성적서(MTR). 항공우주 = AS9100 + DFARS. 빠른 참고 가이드:
-
FDA 인체 접촉용: Ti Gr-5, 316L, Zr 702, PEEK.
-
DFARS 준수: 7075, 6061, 17-4 PH, 인코넬 718.
-
납 함유량 제한 제품: 황동 C360 대신 텔루륨 구리 C145 사용.
2025년 비용 및 리드 타임 확정
아래 가격은 미국 중서부 지역 공장 인도 기준, 50kg 단위 막대재에 대한 2025년 4월 시점의 견적입니다:
| 재질 | 달러/킬로그램 | 1주일 이내 공급 가능 |
|---|---|---|
| AL 6061 | 4.2 | 98 % |
| 알 7075 | 7.1 | 95 % |
| 황동 C360 | 9.3 | 92 % |
| Ti Gr-5 | 62 | 65 % |
| PEEK 자연색 | 78 | 40 % |
| 인콜 718 | 85 | 30 % |
예산 최적화 설계 팁: 알루미늄 7075 본체 + 티타늄 인서트로 구성된 하이브리드 부품을 적용하면 최근 로켓 노즐 제작 시 원자재 비용을 46% 절감할 수 있습니다.
양산에 앞서 2단계 시범 생산을 진행하세요
25mm 큐브와 얇은 벽 링(벽 두께 1mm)을 각각 가공한 후 측정합니다:
-
24시간 후 치수 이탈(플라스틱 전용).
-
가공 출구 측의 버(burr) 높이(연마 비용 예측 가능).
-
심층 슬롯(>3×D)에서의 칩(chip) 배출 성능.
두 가지 시편 테스트를 모두 통과하면 양산 시 발생하는 문제의 90%를 사전에 제거할 수 있습니다.
자주 묻는 질문:
Q1: 기능성 프로토타입에 가장 저렴한 플라스틱은 무엇인가요? 아세탈(Delrin)은 kg당 5달러이며, PEEK보다 3배 빠르게 가공되며 ±0.05mm의 공차를 유지합니다.
Q2: 드론에 티타늄을 사용하는 것이 비용 대비 가치가 있나요? 모터 마운트 또는 고하중 스파 부위에만 사용하고, 그 외에는 7075-T6으로 전환하여 달러당 무게 대비 8배의 비용 절감 효과를 얻을 수 있습니다.
Q3: CNC에서 재료 낭비를 어떻게 줄일 수 있나요? 1mm의 웹(web) 간격으로 부품을 네스팅(nesting)하고, 정형 단조(near-net forging)를 활용하며, 허용 가능한 코어(cavity) 공간을 명시하세요. 이를 통해 구매 대비 비행 무게 비율(buy-to-fly ratio)을 9:1에서 2:1로 낮출 수 있습니다.