위 부품은 눌리면 들어갔다가 다시 돌아옵니다. 3D프린팅으로 뽑은 실리콘입니다.
소재는 대개 둘로 이야기됩니다. 플라스틱과 금속입니다. 그 밖에도 있습니다. 이 글은 그 밖의 두 가지를 놓고 적었습니다.
금형을 파지 않아도 됩니다
실리콘 부품은 원래 금형이 있어야 만들었습니다. 시제품 하나를 만들려고 금형을 파는 것은 부담입니다.
문제는 설계 변경입니다. 형상이 바뀌면 금형부터 다시 만듭니다.
세라믹도 사정이 비슷합니다. 원래는 성형 틀이 있어야 하던 소재입니다.
실리콘 40A — 눌리고 돌아옵니다
Formlabs Form 3 의 LFS 방식에 Silicone 40A Resin 을 썼습니다. 실제 실리콘과 비슷한 탄성과 감촉이 나옵니다.
결과는 3가지로 정리됩니다. 촉감은 실리콘 고무처럼 말랑합니다. 탄성은 반복해서 휘고 눌러도 원래 모양으로 돌아옵니다. 표면은 매끄러워 후가공 없이 기능 시험이 가능한 수준이었습니다.
쓰이는 곳은 정해져 있습니다. 전선을 보호하는 패킹과 커넥터 고무 부싱이 대표적입니다. 철판에 뚫린 구멍으로 전선을 통과시킬 때 전선이 쓸리지 않도록 끼우는 부품입니다.
이런 부품은 기계와 전자제품 개발에서 늘 나옵니다. 유연하면서 형태는 지켜야 하고, 설계가 자주 바뀝니다.
세라믹 — 안 녹고 안 통합니다
세라믹은 성질이 다릅니다. 고온에서 견디고, 전기를 통하지 않고, 마모에 강합니다. 대신 깨집니다.
샘플 11종의 소재와 용도를 그대로 옮깁니다.
| 소재 | 파트 | 무엇을 보여주나 |
|---|---|---|
| 실리콘 나이트라이드 | 임펠러 | 고속 회전과 고온에서 강도와 내마모성을 지킵니다 |
| 지르코니아 | 기능 데모 파트 | 정밀도와 표면 품질을 보여줍니다 |
| 코디어라이트 | 허니컴 구조 | 초경량에 열 안정성이 있고 열팽창이 적습니다 |
| 알루미늄 나이트라이드 | 열교환기 | 열은 잘 통하고 전기는 안 통합니다 |
| 알루미나 | 격자 구조 | 경량화와 내열을 함께 확보합니다 |
알루미나 쪽은 종류가 더 많습니다. 나사가 난 매니폴드는 내식과 내열이 필요한 유체 제어에 씁니다. SOFC 컨셉 파트는 고체산화물연료전지 셀 구성용 모델입니다. 센서 하우징은 절연과 내열이 함께 필요한 곳에 들어갑니다.
전부 금속으로도 플라스틱으로도 안 되는 조건입니다. 온도가 높거나, 전기가 통하면 안 되거나, 계속 쓸려야 합니다.
어느 쪽을 봐야 하나
| 부품 조건 | 보는 소재 |
|---|---|
| 눌리고 돌아와야 합니다 | 실리콘 계열 |
| 밀폐하거나 완충해야 합니다 | 실리콘 계열 |
| 온도가 매우 높습니다 | 세라믹 계열 |
| 전기가 통하면 안 됩니다 | 세라믹 계열 |
| 계속 쓸리고 마모됩니다 | 세라믹 계열 |
| 힘을 받고 가벼워야 합니다 | ULTEM 계열을 먼저 봅니다 |
마지막 항목은 이 글의 범위 밖입니다. ULTEM·PEEK 3D프린팅, 금속 대신 쓸 때에 따로 정리했습니다.
다시 봐야 할 경우
| 구분 | 내용 |
|---|---|
| 맞는 경우 | 패킹과 부싱처럼 설계가 자주 바뀌는 유연 부품 / 금형을 팔 만큼 수량이 없는 건 / 고온이나 절연이 필요해 다른 소재로 안 되는 부품 / 형상이 복잡해 틀로 뽑기 어려운 경우 |
| 다시 봐야 합니다 | 양산 수량 — 금형을 파는 편이 쌉니다 / 실물 실리콘과 똑같아야 하는 물성 — 비슷하지만 같지는 않습니다 / 충격을 받는 세라믹 부품 — 깨집니다 / 식품이나 의료에 닿는 용도 — 소재 인증을 먼저 확인하셔야 합니다 |
비슷한 것이지 같은 것이 아닙니다. 실리콘 레진은 감촉과 탄성이 가깝지만 물성표까지 같지는 않습니다. 인증이나 규격이 걸린 건이면 미리 확인하셔야 합니다.
담당자가 확인할 것
- 무엇을 확인하려는지 정합니다. 감촉인지, 밀폐인지, 내열인지에 따라 소재가 갈립니다.
- 경도를 알려주십시오. 실리콘은 40A 처럼 숫자로 부릅니다. 기준 부품이 있으면 그것을 알려주시면 됩니다.
- 놓이는 곳의 온도를 확인합니다. 세라믹으로 갈지 여기서 정해집니다.
- 충격이 있는지 봅니다. 세라믹은 떨어뜨리면 깨집니다.
- 인증이 걸리는지 확인합니다. 식품이나 의료면 소재부터 다시 봅니다.
