3D모델링 수치 / 실제 제작 수치
공차는 제조업에서 매우 중요한 개념입니다. 공차는 부품의 허용 오차를 의미하며, 이는 부품이 설계된 치수와 실제 생산된 치수 간의 차이를 나타냅니다. 공차가 적절히 적용되지 않으면 부품이 제대로 결합되지 않거나 기능하지 않을 수 있습니다. 이번 포스팅에서는 3D 모델링 설계에 참고할 수 있는 결합 공차와 제조 공차에 대해 알아보겠습니다.
1. 제조 공차
제조 공차는 부품이 실제로 생산될 때 발생할 수 있는 치수의 변동 범위를 의미합니다.
이는 제조 공정의 특성상 완벽하게 정확한 치수를 유지하는 것이 불가능하기 때문에 설정됩니다. 제조 공차는 공정의 특성과 사용되는 재료에 따라 다르게 설정됩니다. 예를 들어, 금속 부품의 경우 플라스틱 부품보다 더 엄격한 공차가 요구될 수 있습니다.
| 기술 | 제조공차 |
|---|---|
| SLA | 공차 : ±0.2%, 최소 ±0.2mm |
| MJF | 공차 : ±0.3%, 최소 ±0.3mm |
| SLM | 공차 : ±0.3%, 최소 ±0.3mm |
| FDM | 공차 : ±0.5%, 최소 ±0.5mm |
| 진공주형 | 공차 : ±0.5%, 최소 ±0.5mm |
| CNC | 아래 ISO 2768기준 표 참고 |
크렐로에서 제공하는 공정 중 가장 정밀한 CNC 가공의 경우 아래의 공차가 적용됩니다.
| CNC ISO2768 기준표 | ||
| 기준길이 | 일반공차 | 정밀공차 |
| 6mm 미만 | ±0.1mm | ±0.05mm |
| 6mm이상 ~ 30mm 미만 | ±0.2mm | ±0.1mm |
| 30mm이상 ~ 120mm 미만 | ±0.3mm | ±0.15mm |
| 120mm이상 ~ 400mm 미만 | ±0.5mm | ±0.2mm |
| 400mm이상 ~ 1000mm 미만 | ±0.8mm | ±0.3mm |
2. 결합 공차
결합 공차는 두 개 이상의 부품이 결합될 때, 각 부품의 허용 오차가 전체 결합에 미치는 영향을 나타냅니다. 실제로 두 부품이 결합하는 케이스는 얼마나 공차 범위를 설정해야 하는지 많은 분들께서 문의하십니다. 예를 들어, 풀과 풀뚜껑이 결합하기 위해서는 풀뚜껑의 내경과 풀의 외경이 일정 간격(공차)이 있어야 결합이 가능합니다.
원재료의 특성에 따라 결합공차가 조금씩 차이가 날 수도 있지만, 아래 기본 결합 공차를 염두에 두고 3D 모델링 설계를 하면 훨씬 더 의도한 바에 맞는 출력물을 받아보실 수 있습니다.
결합 / 힌지 파트간 여유 공간
| 기술 | 재료 | 거리 |
|---|---|---|
| SLA | 흰색레진 | 0.2mm |
| 검정 / 갈색레진 | 0.2mm | |
| 투명 / 반투명레진 | 0.2mm | |
| MJF | 나일론 | 0.3mm |
| SLM | 전체 | 0.3mm |
| FDM | PLA | 0.5mm |
| PETG | 0.5mm | |
| TPU | 0.5mm | |
| 진공주형 | 전체 | 0.3mm |
| CNC | 전체 | 0.2mm |
끼워맞춤방식
추가로, 결합공차와 함께 부품을 결합할 때 어떤 방식으로 결합해야 할지 고려해야 하는 부분이 끼워맞춤방식입니다. 끼워맞춤 방식에는 헐거운 끼워맞춤, 억지 끼워맞춤, 중간 끼워맞춤 방식이 있습니다. 각 방식은 부품이 어떻게 맞물리고 동작할지를 결정하는 중요한 요소이므로, 끼워맞춤 방식을 고려하여 결합공차를 지정합니다.
헐거운 끼워맞춤 / 억지 끼워맞춤 / 중간 끼워맞춤
헐거운 끼워맞춤(Clearance Fit): 이 방식은 결합된 두 부품 간에 항상 일정한 간격(여유)이 있도록 설계된 핏입니다. 쉽게 조립하고 분해할 수 있어 유지보수가 간편합니다. 예를 들어, 축이 베어링에 들어갈 때 약간의 여유가 있어 축이 자유롭게 회전할 수 있습니다.
억지 끼워맞춤(Interference Fit): 억지 끼워맞춤은 결합된 두 부품이 서로 간섭하여 매우 견고하게 맞물리도록 설계된 핏입니다. 이 방식은 강한 결합력을 제공하며, 분해가 어렵고 조립 시 높은 압력이 필요합니다. 예를 들어, 바퀴의 축에 기어를 고정할 때 사용됩니다.
중간 끼워맞춤(Transition Fit): 중간 끼워맞춤은 헐거운 끼워맞춤과 억지 끼워맞춤의 중간 단계입니다. 결합된 부품들이 어떤 경우에는 여유가 있고, 다른 경우에는 약간의 간섭이 있을 수 있습니다. 중간 끼워맞춤은 조립 시 적당한 압력으로 부품들이 맞물리게 합니다. 이는 주로 정밀한 기계 부품에 사용됩니다.
3. 결론
공차는 부품의 허용 오차를 나타내는 중요한 개념입니다. 설계 단계에서부터 선택하는 공정과 소재의 특성을 고려하여 제작하고자 하는 부품의 결합 공차와 제조 공차를 설정하는 것이 매우 중요합니다. 이로써 부품의 정확한 맞춤, 생산 효율성, 그리고 제품 품질을 높일 수 있습니다. 다음 프로젝트나 제품 개발 시, 공차를 신중히 고려하여 최적의 결과를 얻으시길 바랍니다.
