최적의 프로토타이핑 방법을 찾으려면 올바른 질문을 하세요

마이클 팔로이안 | 2021년 2월 7일

제품 설계 및 개발 중 중요한 단계는 설계 검증입니다. 설계 검증은 시뮬레이션이나 프로토타이핑을 통해 이루어질 수 있습니다. 프로토타입 제작은 일반적으로 비용 효율성, 정확성 및 편의성으로 인해 소형 플라스틱 부품의 설계 검증에 선호되는 방법입니다.

얼마 전까지만 해도 설계자와 엔지니어가 사용할 수 있는 프로토타입 제작 옵션은 기계 가공/수작업으로 제작된 프로토타입 또는 프로토타입 사출 성형 부품이라는 두 가지뿐이었습니다. 오늘날에는 더 많은 옵션을 사용할 수 있으며 그 중 가장 인기 있는 것은 3D 신속한 프로토타이핑입니다. 그러나 모든 프로토타입 제작 방법에는 장점과 한계가 있습니다. 이 기사에서는 장점과 단점을 바탕으로 다양한 플라스틱 프로토타입 제작 옵션을 검토하여 요구 사항에 가장 적합한 방법을 결정하는 데 도움을 드립니다.

다음은 현재 사용 가능한 플라스틱 프로토타이핑 방법 목록입니다.

최상의 옵션을 선택하려면 요구 사항을 기반으로 해야 합니다. 제안된 중요한 고려 사항 목록은 다음과 같습니다.

얼마 전까지만 해도 플라스틱 프로토타입을 제작할 수 있는 옵션이 거의 없었습니다. 약 25년 전에는 모든 플라스틱 프로토타입이 기계로 가공되거나, 손으로 제작되거나, 주조되거나, 매우 제한적으로 임시 도구를 사용하여 사출 성형되었습니다. 다른 옵션은 없었습니다.

플라스틱 프로토타입을 제작하는 것은 매우 비용이 많이 들고, 시간이 많이 걸리고, 매우 부정확했습니다. 매우 제한된 작업장에서만 프로토타입 사출 성형을 제공했는데, 이는 리드 타임이 길고 비용이 매우 많이 들었습니다. 이 옵션은 거의 사용되지 않았습니다. 따라서 대부분의 플라스틱 프로토타입은 손으로 제작되거나 경우에 따라 CNC 가공되었습니다.

3D CAD가 아직 초기 단계였기 때문에 설계가 주로 기존 2D에서 세부적으로 이루어졌다는 점도 기억해야 합니다. 당시 3D CAD는 대부분 와이어 프레임이나 매우 원시적인 솔리드 모델링이었습니다. 엔지니어링 "생산과 유사한" 프로토타입은 2D 도면의 수동 해석을 기반으로 수작업으로 제작되었습니다. 이로 인해 모델 제작자의 해석이나 오류, 도구의 한계로 인해 인쇄물과 상당한 차이가 발생하는 경우가 많았습니다. 디자이너들은 프로토타입을 위해 몇 주, 몇 달을 참을성 있게 기다렸는데, 이는 디자인 과정에서 항상 병목 현상이었습니다. 디자인이 어떻게 될지 아무도 몰랐기 때문에 정말 힘든 경험이었습니다. 게다가 모델 제작자가 부품이 성형될 때까지 오류를 위장할 설계를 조작했는지 전혀 알 수 없어 항상 모델의 정확성에 의문을 제기했습니다.

오늘날 3D CAD 모델링, 컴퓨터 시뮬레이션 및 다양한 프로토타입 제작 옵션을 통해 설계 프로세스가 기하급수적으로 가속화되었습니다. 한때 개발하는 데 1년이 걸렸던 프로젝트가 이제는 한두 달, 때로는 몇 주 만에 완료될 수 있습니다! 이제 3D CAD 모델은 초안, 반경, 엠보싱 로고 및 수십 가지 기타 중요한 기능을 포함한 모든 미묘한 세부 사항을 사람의 해석이나 오류 없이 정확하게 복제할 수 있습니다. 물론 이러한 패러다임 변화는 3D CAD, 3D 프린팅, CNC 가공의 결과입니다. 그러나 이러한 프로토타입 옵션 중 하나라도 잘못 적용되면 결과가 잘못된 결론으로 ​​이어질 수 있습니다. 디자이너는 자신의 요구 사항에 가장 적합한 프로토타입 제작 방법을 선택해야 합니다. 앞서 언급한 12가지 고려 사항을 기반으로 이러한 프로토타입 옵션을 검토하겠습니다.

프로토타입 제작 방법을 결정하기 전에 먼저 스스로에게 질문해야 합니다. 프로토타입의 목적은 무엇입니까? 프로토타입은 다양한 이유로 사용됩니다. 예를 들어, 마케팅이나 영업 담당자에게 제시하기 위해 현실적으로 보이는 비기능적 모델이 필요할 수 있습니다. 이 모델은 시청자가 외관을 평가할 수 있도록 최종 생산 디자인을 정확하게 표현하기 위해 올바른 표면 마감, 색상, 그래픽 및 재료를 갖추어야 합니다. 다른 상황에서는 프로토타입이 가혹한 화학 물질이나 충격 테스트를 받게 됩니다. 플라스틱 덮개나 병 뚜껑을 스냅 해제하는 힘과 같은 인적 요소를 평가하려면 프로토타입이 필요할 수 있습니다. 조립의 용이성과 서비스 용이성을 평가할 수 있습니다. 마지막으로 최소한의 비용으로 개념을 신속하게 평가하고 싶을 수도 있습니다. 이러한 모든 상황은 다른 프로토타이핑 옵션으로 이어집니다.