#4 시제품을 제작하는 대표적인 3가지 방법
아직도 3D프린팅으로만 시제품 제작하고 계신가요?!
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50여개의 제품 제조 프로젝트와 100여곳의 제품 제조기업 컨설팅을 바탕으로 얻은 인사이트를 공유하기 위해 글을 쓰는 윤기열입니다.
일교차가 큰 요즘, 건강은 잘 챙기고 계신지요?
오늘 그리고 다음 콘텐츠까지는 '시제품(Mock-Up, 목업)'에 관한 이야기를 자세히 해보려고 합니다. 시제품을 이야기하면 아마 대부분의 제품제조창업자분들이 '3D프린팅'을 떠올리시리라 생각합니다. 하지만 시제품 제작 방식으로는 3D프린팅 외에도 다양한 방식이 있으며, 특정 제품에는 3D프린팅 방식이 부적합한 경우가 있습니다.
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시제품, 왜 제작해야 하는가?
저희가 하드웨어 양산 경험이 있는 기업 200곳을 대상으로 진행한 설문조사 결과에 따르면 응답자 중 94% 이상이 제품 제조 과정에서 아래와 같은 문제를 경험한 적이 있다고 답했습니다.
[ 문제 1 ] 빠른 속도로 양산까지 성공했지만 제품을 사는 고객이 없다.
[ 문제 2 ] 분명 도면은 완벽했는데...양산을 하고 보니 제품의 핵심 기능에 문제가 발생한다.
최소주문수량(MOQ)에 맞춰 제품 2000개를 생산했는데 팔리지 않는다면, 또 기능이 작동하지 않는다면 도대체 무슨 소용이란 말입니까? 이 과정에서 소모된 시간과 비용이라는 자원은 말할 것도 없습니다.
위 문제의 해결사는 바로 '시제품 테스트'입니다. 시제품 테스트는 이후 이어지는 양산의 성공과 실패를 결정하는 중요한 단계입니다. 금형, 가공, 사출은 진행한 후 결함이 발생할 경우 다시 되돌리기 어렵기 때문에 이 단계에서 여러 차례 테스트를 진행해봐야 합니다. 시제품 테스트 단계에서는 제품의 핵심 기능이 제대로 구현되었는지, 다양한 환경에서 기획한대로 작동이 되는지, 또 소비자들이 무엇을 원하는지를 파악할 수 있습니다. 그리고 이 과정을 통해 획득한 데이터는 성공적인 양산을 위한 중요한 토대가 됩니다. 만약 이 데이터가 없다면 완성도 높은 제품을 양산하기 위해 필요한 100% 기획 중 단 10%의 기획만 가지고 양산을 진행했어야 할 것 입니다. 불완전한 기획의 끝은 불완전한 제품이라는 것을 잊으시면 안됩니다.
시제품 제작 종류에는 무엇이 있는가?
[3D프린팅]
3D프린팅은 최근에 3-4년 사이에 가장 핫한 시제품 제작 방법으로 떠올랐습니다. 이미 3D프린팅으로 시제품을 제작해 본 경험이 있는 창업자분들도 계시리라 생각합니다.
3D프린팅은 1980년대에 개발되었으나 '비싼 가격'이라는 높은 진입장벽탓에 2015년이 지나서야 본격적으로 대중들의 주목을 받기 시작했습니다. 그러나 기술이 발전함에 따라 가격이 낮아졌고, 현재는 시중에서 100만원 미만의 가정용 3D프린터도 쉽게 찾아볼 수 있습니다. 3D프린터로 피규어나 간단한 목업만 만들 수 있는 것이 아닙니다. 재료와 장비를 달리하면 항공부품, 건축자재, 선박부품 등과 같은 부품도 만들 수 있습니다.
3D프린팅 종류는 무척이나 다양한데, 이번 글에서는 이 중 가장 자주 쓰이는 방법인 FDM과 SLA에 대해 말씀드리겠습니다. FDM(Fused Deposition Modeling)은 노즐을 고온으로 가열한 후 고체의 필라멘트를 녹여 각 층에 해당하는 단면들을 적층하는 방식입니다. 가격이 가장 저렴하기 때문에 최근에 보급되고 있는 3D 프린터는 거의 대부분 이 방식을 사용하고 있습니다. 다음으로 SLA(Stereo Lithography Apparatus)은 '레진'이라는 소재를 레이저로 굳혀 출력물을 만들어내는 방식입니다. 레이저로 출력을 하기 때문에 FDM과 같이 노즐로 필라멘트를 만들어내는 방식보다 훨씬 더 세밀하고 부드러운 표면을 구현할 수 있습니다. 그래서 주로 피규어를 출력할 때 사용됩니다.
사진출처) 한빛미디어 네이버 포스트 FDM방식
SLA 방식[CNC 목업]
CNC(Computer Numerical Control)는 아마 3D프린팅보다는 덜 친숙하실 것이라 생각합니다. 앞서 말한 3D프린터가 적층 방식으로 출력하는 것과 다르게 CNC는 앤드밀(End Mill)이라는 절삭 공구를 이용해 철금속 혹은 비철금속의 재료를 깎아서 시제품을 출력합니다. 이 방식은 컴퓨터를 이용해 정확한 수치로 기계날의 움직임을 제어하기 때문에 3D프린터보다 훨씬 더 정밀한 출력물을 만들 수 있습니다. 또한, CNC는 시제품뿐만 아니라 금형을 만드는데도 사용되며, 비용이 비교적 높습니다.
CNC 목업[실리콘 주형]
실리콘주형 방식은 먼저 CNC와 같은 기계로 재료를 깎은 후 실리콘을 부어 주형(몰드, Mold)을 만듭니다. 이후 이 실리콘주형에 플라스틱과 같은 재료를 넣고 굳혀 시제품을 만듭니다. 실리콘주형이라 10개에서 20개 정도의 소량의 시제품을 만드는데 적합하며, 시제품의 질은 다른 방식에 비해 그닥 좋지 않습니다. 그러나 시제품 제작 시간을 획기적으로 단축할 수 있고, 가격도 개당 10만원에서 30만원 정도로 저렴한 것이 가장 큰 장점으로 꼽힙니다.
실리콘주형3D프린팅으로는 역부족이다.
많은 제품제조창업자분들이 3D프린터는 시제품을 제작하기 충분한 방법이라고 생각하십니다. 실제로 3D프린터가 제품을 출력하는 과정을 멍하니 지켜보면 뭐든 다 만들어낼 수 있을 것만 같습니다. 하지만 3D프린팅은 외관디자인이 중요한 제품과 정밀한 기능 테스트가 필요한 제품에는 부적합한 시제품 제작 방식입니다.
전에 한 대표님께서 저희를 찾아와 초음파 안경 세척기를 3D프린팅, 그 중 가장 저렴한 FDM방식으로 제작해 판매하고 싶다고 하셨습니다. 저희는 당시 이 대표님께 3D프린팅 방식의 한계를 말씀드리지 않을 수 없었습니다. 정부지원사업 혹은 실제 시연을 목적으로 시제품을 제작하는 것이라면 FDM 방식으로 제품을 출력할 경우 후회의 눈물을 흘리게 되실 가능성이 높습니다. FDM 방식의 경우 층마다 결이 눈으로 보이기 때문에 후처리가 필수적입니다. 결을 다듬고, 도색을 하고, 또 후가공까지 거치면 결론적으로 CNC 비용만큼 가격이 치솟게 됩니다.
물론 15억을 호가하는 산업용 3D프린터를 사용한다면 위와 같은 문제는 발생하지 않을 것입니다. 하지만 대부분의 제품제조창업자의 경우 100만원 대의 일반적인 3D프린터를 사용해 시제품을 만듭니다. 3D프린터는 오차범위가 0.2mm 정도입니다. 이 수치는 오차를 실제 눈으로 확인할 수 있고, 정밀한 기능 구현에 어려움이 있을 수 있음을 의미합니다. 앞서 말씀드린 SLA 방식의 경우에는 매끄러운 표면을 구현할 수 있으나 내구성이 약해 역시 기능상에 문제가 발생할 가능성이 있습니다. 만약 현재 창업자님께서 매끈한 외관이 중요하거나 정밀한 기능 구현이 필요한 제품을 기획하고 계신다면 3D프린팅 보다는 비용이 높더라도 CNC와 같은 다른 방법을 통해 시제품을 만드시기를 추천드립니다. 그래야 이후 금형 단계에서 발생하는 문제를 최소화하실 수 있습니다.
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