CNC(컴퓨터 수치 제어) 가공은 디지털 설계를 정밀한 물리적 제품으로 변환하는 기본적인 제조 공정입니다. 모든 CNC 프로젝트의 성공은 최종 제품의 기능, 내구성, 비용 및 제조 가능성에 직접적인 영향을 미치는 재료 선택에 크게 달려 있습니다. 이 가이드는 사용 가능한 재료, 해당 특성, 응용 분야 및 주요 선택 요약 정보를 제공하여 프로젝트에 대한 정보에 입각한 결정을 내리는 데 도움을 드립니다.
1 CNC 재료 선택의 주요 요소
적절한 재료를 선택하려면 가공 공정과 최종 부품의 성능에 영향을 미치는 여러 요소를 신중하게 고려해야 합니다.
1.1 가공성
가공성은 과도한 공구 마모나 손상 없이 재료를 얼마나 쉽게 절단, 성형 및 마감할 수 있는지를 나타냅니다. 가공성이 높은 재료(예: 알루미늄, 황동)는 생산성을 높이고, 표면 마감을 개선하며, 제조 비용을 절감할 수 있습니다. 반대로 가공성이 낮은 재료는 특수 공구와 기술이 필요한 경우가 많습니다.
1.2 기계적 특성
강도: 인장 강도(인장력에 대한 저항), 압축 강도(압축력에 대한 저항) 및 인성(마모 및 충격에 대한 저항)을 포함합니다. 다양한 응용 분야에서 서로 다른 강도 특성이 요구됩니다.
경도: 표면의 함몰 또는 변형에 대한 재료의 저항력. 경도가 높은 재료는 내마모성이 있지만 가공이 더 어려울 수 있으며 공구 마모를 가속화할 수 있습니다.
치수 안정성: 하중, 온도 변화 또는 습도와 같은 다양한 조건에서 재료가 모양과 치수를 유지하는 능력. 이는 정밀 부품에 매우 중요합니다.
1.3 내열성
내열성은 재료가 팽창, 수축 또는 변형 없이 온도 변동을 얼마나 잘 견딜 수 있는지를 나타냅니다. 예측 가능한 열팽창을 가진 재료는 온도 변화가 있는 응용 분야에 매우 중요합니다.
1.4 내식성
이는 화학 물질, 습기 또는 기타 환경 요인에 노출되어 발생하는 열화에 대한 재료의 저항력입니다. 스테인리스강과 PVC 및 PP와 같은 특정 플라스틱은 뛰어난 내식성으로 알려져 있습니다.
1.5 비용 고려 사항
재료 비용은 주요 관심사입니다. 금속이 일반적으로 플라스틱보다 비용이 더 많이 들지만, 초기 비용과 가공성, 공구 마모, 필요한 후처리 및 최종 부품의 총 소유 비용과 같은 요소를 균형 있게 유지하는 것이 중요합니다.
2 CNC 가공용 금속 재료
금속은 강도, 내구성 및 열 전도성으로 인해 CNC 가공에 널리 사용됩니다.
| 재료 유형 | 일반 합금/등급 | 주요 특성 | 일반적인 응용 분야 | 가공성 등급 |
| 알루미늄 | 6061, 6082, 7075 | 경량, 우수한 강도 대 중량비, 우수한 내식성, 우수한 전기 및 열 전도성. | 자동차 부품, 항공우주 부품, 소비자 전자 제품, 프레임, 하우징. | 우수 |
| 강철 | C45(1045), 42CrMo4, St52-3 | 높은 강도, 내구성 및 우수한 내마모성. | 샤프트, 기어, 공구, 고강도 부품, 자동차 부품. | 양호 ~ 보통 |
| 스테인리스강 | 304, 316, 17-4PH | 우수한 내식성, 높은 강도, 위생적인 표면. | 의료 기기, 식품 가공 장비, 해양 하드웨어 및 화학 용기. | 보통 ~ 어려움 |
| 구리 | E-Cu57, Cu-ETP | 우수한 전기 및 열 전도성, 항균성. | 전기 부품, 열 교환기, 버스바. | 보통(끈적거릴 수 있음) |
| 황동 | CuZn39Pb3 | 우수한 가공성, 내식성, 장식적인 외관. | 피팅, 밸브, 기어, 악기, 장식 하드웨어. | 우수 |
| 티타늄 | 2등급, 5등급(6Al-4V) | 매우 높은 강도 대 중량비, 우수한 생체 적합성 및 탁월한 내식성. | 항공우주 부품, 의료 임플란트, 고성능 엔지니어링 부품. | 어려움 |
| 마그네슘 | AZ31B, AZ91D | 극도로 가볍고, 우수한 강도 대 중량비, 우수한 댐핑 능력. | 자동차 브래킷, 항공우주 부품 및 전자 장치 하우징. | 양호(주의: 가연성 칩) |
3 CNC 가공용 플라스틱 및 폴리머 재료
플라스틱은 경량, 내식성, 전기 절연 및 종종 더 간단한 가공과 같은 장점을 제공합니다.
| 재료 유형 | 일반적인 이름 | 주요 특성 | 일반적인 응용 분야 | 가공성 등급 |
| ABS | 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 | 강인하고, 충격에 강하며, 우수한 기계적 특성, 저렴한 비용. | 프로토타입, 소비자 제품 인클로저, 자동차 트림. | 우수 |
| 폴리카보네이트(PC) | 렉산, 마크론 | 높은 충격 강도, 광학 투명성, 우수한 내열성. | 보안경, 기계 가드, 전자 디스플레이, 조명 설비. | 양호 |
| 아크릴(PMMA) | 플렉시글라스 | 높은 광학 선명도, 광택 표면 마감, 내후성. | 간판, 디스플레이, 렌즈, 창문, 위생 도자기(수도꼭지). | 양호 |
| POM | 아세탈, 델린 | 높은 강성, 낮은 마찰, 우수한 치수 안정성, 우수한 내마모성. | 기어, 베어링, 슬라이더, 패스너, 정밀 기계 부품. | 우수 |
| 나일론(PA) | 폴리아미드 | 강인하고, 내마모성이 뛰어나며, 우수한 피로 저항성, 자체 윤활. | 기어, 부싱, 롤러, 힌지, 구조 부품. | 양호 |
| PEEK | 폴리에테르 에테르 케톤 | 탁월한 내열성 및 내화학성, 높은 기계적 강도, 생체 적합성. | 항공우주, 자동차 및 의료 임플란트, 고온 설비. | 보통 ~ 양호 |
| PTFE | 테플론 | 극도로 낮은 마찰, 우수한 내화학성, 높은 내열성. | 씰, 개스킷, 베어링, 절연 부품, 화학 처리 부품. | 어려움(부드러움) |
| HDPE | 고밀도 폴리에틸렌 | 우수한 내화학성, 낮은 수분 흡수, 강인함. | 탱크, 유체 저장소, 절단 보드, 마모 스트립. | 양호 |
| PVC | 폴리염화비닐 | 강성, 우수한 강도, 난연성, 비용 효율적. | 배관 파이프, 밸브, 피팅, 전기 인클로저. | 양호 |
| FR-4 | 유리 에폭시 라미네이트 | 높은 강도, 우수한 전기 절연, 난연성. | PCB 보드, 전기 절연 부품, 설비. | 어려움(연마성) |
FR-4 가공에 대한 참고 사항: 에폭시 수지와 직조 유리 섬유의 복합체인 FR-4는 특별한 고려 사항이 필요합니다. 유리 섬유 함량이 매우 연마성이 높아 공구 마모가 심합니다. 탄화물 공구나 복합 재료용으로 특별히 설계된 공구를 사용하는 것이 필수적입니다. 가공 시 미세한 먼지가 발생하므로 작업자의 안전을 위해 효과적인 추출 시스템이 필요합니다.
4 고급 및 복합 재료
- 복합 재료(예: CFRP, GFRP): 매우 높은 강도 대 중량비와 강성을 제공합니다. 연마성으로 인해 박리 또는 풀림 경향이 있어 가공이 어렵습니다.
- 슈퍼 합금(예: 인코넬, 하스텔로이): 극도로 높은 온도에서 강도를 유지하고 우수한 내식성을 제공합니다. 특수 공구와 기술이 필요하므로 가공이 매우 어렵습니다.
- 텅스텐 및 몰리브덴: 매우 높은 밀도와 융점. 방사선 차폐 또는 고온 용광로와 같은 특수 응용 분야에 사용됩니다. 부서지기 쉽고 가공이 어렵습니다.
5 재료 선택 방법론
올바른 재료를 선택하는 것은 체계적인 프로세스입니다.
- 응용 요구 사항 정의: 기능, 하중 조건(정적, 동적, 충격), 작동 환경(온도, 화학 물질, 습도) 및 필요한 수명.
- 중요한 특성 식별: 필수 특성(예: 강도, 전도성, 투명성, FDA 규정 준수)의 우선 순위를 지정합니다.
- 제조 제약 조건 고려: 가공성, 필요한 공차, 표면 마감 요구 사항 및 사용 가능한 예산을 평가합니다.
- 평가 및 목록 작성: 위의 기준에 따라 후보 재료를 비교합니다. 최종 검증을 위해 프로토타입 제작이 유용한 경우가 많습니다.
