실리콘 래피드 프로토타이핑: 공정, 응용 분야 및 장점 | LS Manufacturing

실리콘 래피드 프로토타이핑 기술에 대한 빠른 참조 표

이 가이드를 신뢰해야 하는 이유? LS 제조 전문가의 실무 경험

LS Manufacturing 팀은 실리콘 쾌속 조형 분야에서 15년간 다양한 산업 분야에서 축적된 기술 경험을 보유하고 있습니다. 이를 통해 액상 실리콘 고무의 유변학적 특성과 성형 원리를 깊이 있게 이해할 수 있었습니다. LS Manufacturing의 공정 시스템은 TWI Global 엘라스토머 접합 기술 표준에 따라 지속적으로 조정되고 있으며, 3D Systems 적층 제조 솔루션과 통합되어 있습니다.

5축 가공과 액상 실리콘 사출 기술을 혁신적인 방식으로 통합하여, 소재 선정부터 금형 온도 제어까지 아우르는 포괄적인 시스템을 개발하여 잔류 기포 및 치수 수축과 같은 업계의 난제를 해결하고 경화를 최적화합니다 . 300건 이상의 실리콘 쾌속 조형 프로젝트 에서 얻은 경험적 데이터를 바탕으로 설계부터 양산까지 포괄적인 솔루션을 구축했습니다.

본 가이드에 자세히 설명된 모든 기술은 의료기기 , 자동차 시스템, 가전제품 등 고위험 산업 전반에서 엄격한 양산 검증을 거쳤습니다 . 이러한 검증된 실적을 통해 독자는 핵심 기술 노드를 체계적으로 숙달하고, 일반적인 공정 위험을 효과적으로 완화하며, 기능적 프로토타입 제작에서 성공적인 양산으로의 효율적이고 간소화된 전환을 달성할 수 있습니다.

그림 1: LS Manufacturing의 성형 중 실리콘 프로토타입과의 실시간 상호 작용

실리콘 래피드 프로토타이핑이란?

속도 혁명: 몇 주에서 며칠로

기존의 금속 틀은 설계, 가공, 열처리 과정을 거치며, 모두 3~5주가 소요됩니다.하지만 CNC 가공이나 3D 프린팅 으로 만든 소프트 몰드를 기반으로 한 실리콘 래피드 프로토타입을 사용하면 도면에서 완제품까지의 전체 공정이 3~5일 이내에 완료되고 제품 검증 주기가 엄청나게 빨라집니다.

비용 최적화: 기존 금형 제작의 10%-20%만

유연한 적응성: 실시간 설계 최적화 지원

기능 실현: 외관을 넘어선 프로토타입 가치

빠른 실리콘 부품은 생산 부품과 완벽한 기능적 동등성을 달성하며, 선택 가능한 쇼어 경도 (10~80A) , -40℃~250℃ 의 온도 범위에서 안정적인 성능, 그리고 완벽한 생체 적합성 인증을 제공합니다. 이러한 성능은 밀봉 무결성 검사, 피로 내구성 검증을 포함한 모든 중요한 검증 시험 및 기타 실제 작동 조건 성능 평가에 직접 적용할 수 있도록 합니다.

실리콘 쾌속 조형(RP)은 단순히 프로토타입 제작 기술 의 업그레이드가 아니라 혁신적인 제품 개발 로직을 제공합니다. "설계-검증-최적화" 라는 폐쇄 루프를 저비용과 초고효율을 통해 최단 경로로 압축하여 의료, 자동차, 전자 산업 의 혁신에 필수적인 지원을 제공합니다.

실리콘 래피드 프로토타입 제작 과정의 기본 단계는 무엇입니까?

실리콘 쾌속 조형의 기본 단계는 "정밀성, 효율성, 그리고 반복성"이라는 세 가지 주요 목표를 중심으로 이루어집니다. 공정 표준화는 재료 과학과 정밀 제조 기술을 통합합니다. 액상 실리콘 고무 성형 으로 대표되는 실리콘 성형 공정은 다음 네 단계를 통해 시제품의 기능성과 일관성을 보장합니다.

3D 모델 설계 및 DFM 분석:

실리콘 몰드를 만들기 전에 당사 엔지니어는 제품의 기능적 요구 사항을 기반으로 제조 가능성 분석을 수행하고 벽 두께, 구배 각도, 이형 표면 설계의 균일성을 최적화합니다.또한, 시뮬레이션 소프트웨어는 결함을 처음부터 방지하기 위해 흐름 경로와 잠재적인 기포 영역을 예측하는 데 사용됩니다. 이를 통해 제안된 설계의 성형 가능성을 보장합니다.

빠른 소프트 몰드 제작:

액상 실리콘 고무 주입 및 진공 탈기:

후처리 및 전체 검사 품질 검사:

실리콘 몰드 제조 시 정밀 제어부터 액상 실리콘 고무 성형 시 매개변수 최적화까지, 각 단계는 시제품의 기계적 특성과 치수 안정성에 직접적인 영향을 미칩니다. 이 시스템은 심장 중재 장치용 밀봉 링 및 신에너지 자동차 배터리 팩의 밀봉 부품과 같은 첨단 분야에서 성공적으로 사용되어 설계와 양산을 연결하는 핵심 다리 역할을 해왔습니다.

왜 액상 실리콘 고무(LSR)가 신속한 프로토타입 제작에 이상적인 소재일까요?

액상 실리콘 고무는 우수한 물성으로 인해 쾌속 조형 기술을 이용한 기능성 프로토타입 제작에 가장 중요한 소재 중 하나입니다. 특히 의료용 실리콘 프로토타입 제작 에서 LSR은 생체 적합성, 정밀 성형성, 안정성 등의 장점을 가지고 있어 의료기기에 요구되는 안전성, 정밀성, 신뢰성을 충족합니다.

"형태와 유사한" 액체 실리콘 고무 프로토타입을 "기능적으로 동등한" 액체 실리콘 고무 로 만드는 기술은 포괄적인 성능 이점을 제공합니다. 첨단 소재와 신속한 프로토타입 제작을 결합하면 개념에서 임상 검증까지의 개발 주기가 크게 단축되어, 높은 규정 준수 요구 사항이 있는 산업에 효율성과 신뢰성을 결합한 혁신적인 경로를 제공합니다.

그림 2: LS Manufacturing에서 액상 실리콘 고무 성형으로 제작한 맞춤형 엔지니어링 하우징

실리콘의 신속한 프로토타입 제작은 어떤 산업과 어떤 응용 시나리오에 특히 적합합니까?

재료 안전성, 설계 유연성, 그리고 기능적 신뢰성을 특징으로 하는 실리콘 쾌속 조형 기술은 이미 여러 까다로운 산업 분야에서 신속한 제품 개발을 위한 중요한 도구로 활용되고 있습니다. 의료용 실리콘 프로토타입 제작 및 기능성 프로토타입 테스트가 필요한 경우, 이러한 기술은 특히 필수적입니다. 최종 제품의 성능을 그대로 활용하여 샘플을 직접 제작할 수 있어 연구 개발 기간을 크게 단축할 수 있습니다.

다른 프로토타이핑 솔루션 과 비교했을 때, 실리콘 신속 프로토타이핑은 ISO 10993 인증을 포함하여 의료기기에 필요한 생체적합성을 완벽하게 충족합니다. 자동차 및 가전제품 분야에서는 -40°C에서 200°C까지 의 온도 조건에서 밀봉을 검증하여 0.1mm 수준의 얇은 벽 구조를 매우 높은 정확도로 재현합니다.

실리콘 프로토타입 제작을 위해 LS Manufacturing을 선택하는 주된 이유는 무엇입니까?

1. 전체 프로세스 기술 전문가 지원: 엔지니어링 팀의 맞춤형 지원은 설계 단계부터 DFM(제조 가능성 분석) 및 재료 선택 에 대한 자문을 통해 시작됩니다. 예를 들어, 심장 폐색기 밀봉 부품의 경우, 팀의 설계 최적화를 통해 기포 결함률을 15%에서 0.3%로 줄였습니다. 결과적으로, 프로토타입은 첫 번째 시도에서 유체 역학 시험을 통과했습니다.
2. 전주기 품질 관리: 원자재 입고부터 완제품 출하까지 21개의 품질 관리 지점을 구축했습니다. 모든 의료용 실리콘 시제품은 ISO10993 생체 적합성 시험을 통과했습니다. 좌표 측정기를 사용하여 중요 치수를 100% 검사하여 씰링 링과 같은 부품의 치수 공차가 항상 ±0.05mm 이내인지 확인합니다.
3. 원활한 양산 통합: 표준화된 공정 매개변수 전송을 통해 시제품을 양산에 바로 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 호흡기 마스크 프로젝트는 시제품 검증 부터 수만 개의 양산까지 단 10일 만에 완료되었습니다. 이를 통해 20만 위안(약 3억 8천만 원) 이 넘는 2차 개발 비용을 효과적으로 절감할 수 있었으며, 원활한 양산 전환 역량의 효율성과 비용 효율성을 입증했습니다.

지금까지 37개 의료기기 회사의 FDA 인증을 지원했습니다. 특히, 신경중 재용 기기 카테터 프로토타입은 임상 시험 주기를 6개월 단축했습니다. 이 혁신적인 "프로토타입을 제품으로" 개발하는 방식은 실리콘 부품 개발의 효율적인 경로를 근본적으로 변화시키고 있으며, 빠르고 안정적인 의료기기 상용화 분야에서 업계의 새로운 기준을 제시하고 있습니다.

LS Manufacturing은 고객이 어떤 특정 실리콘 구성품 문제를 극복하도록 돕습니까?

자세한 고객 문제 분석

내시경 기술을 전문으로 하는 의료기기 스타트업이 동물 실험용 소형 밀봉 링 시제품이 시급히 필요했습니다. 그러나 금속 금형을 사용하는 기존 솔루션은 납기 기간이 4주에 불과했고 , 이후 설계 변경 시 2만 달러 이상의 추가 비용이 발생하여 이미 부족한 R&D 예산에 부담을 주었으며, 승인 일정도 매우 촉박했습니다. 이러한 상황에서 시급히 필요한 것은 더욱 민첩하고 비용 효율적인 시제품 제작 솔루션 이었습니다.

LS 제조 솔루션

3D 도면을 받은 후 단 24시간 만에 제조 가능성 분석을 완료하여 기포가 발생하기 쉬운 얇은 벽의 여러 부분을 파악하고 최적화했습니다. 알루미늄 합금 금형을 고정밀 CNC 가공 하고 의료용 액상 실리콘 소재를 사용하여 금형 제작부터 진공 사출 성형까지 전체 공정을 5일(영업일 기준) 이내에 완료하여 최대 ±0.01mm 의 치수 정확도를 갖춘 완전 투명 기능성 씰링 링 프로토타입을 제작했습니다.

결과와 가치 창출

고객을 위한 첫 번째 프로토타입은 압력 밀봉 및 생체 적합성 테스트를 통과했으며, 테스트 피드백을 바탕으로 두 차례의 신속한 설계 반복 작업을 거쳤습니다. 각 반복 작업 후 일주일 이내에 새로운 샘플이 제공되었습니다. 결과적으로 프로젝트의 전체 개발 주기는 65% 단축되었고, 프로토타입 제작 비용은 85% 절감되었습니다. 이를 통해 제품이 예정보다 6개월 앞서 임상 승인 단계에 진입할 수 있는 기반이 마련되었습니다.

이 사례는 LS Manufacturing이 실리콘 부품과 관련된 가장 복잡하고 긴급한 작업에도 신속하게 대응할 수 있는 역량을 보여줍니다. 신속한 프로토타입 제작 기술 과 의료용 소재 공정을 긴밀히 통합함으로써 고객의 긴급한 문제를 해결하는 동시에 이 시장 부문에서 매우 중요한 반복적이고 민첩한 개발 모델을 구축했습니다.

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실리콘 래피드 프로토타이핑은 어느 정도의 정밀성과 표면 처리를 제공합니까?

실리콘 쾌속 조형 기술은 "빠르다는 것은 거칠다"라는 기존의 통념을 깨고, 정밀 금형과 공정 제어를 통해 대량 생산 부품의 정밀성과 표면 품질을 확보할 수 있습니다. 특히 의료기기 및 정밀 밀봉 분야에 사용되는 고정밀 실리콘 부품은 기능 검증을 위한 중요한 매개체가 되었습니다. 구체적인 기술 지표는 다음과 같습니다.

• 치수 정확도 제어: 때문에 5축 CNC 가공 알루미늄 합금 금형을 사용하여 성형 부품의 치수 공차를 ±0.1mm 이내로 안정적으로 제어할 수 있으며, 주요 결합 부품의 공차는 최대 ±0.05mm 까지 가능합니다. 미세유체 칩의 채널 폭 오차는 ≤0.03mm로 정밀한 생물학적 샘플 처리 요건을 충족합니다.
• 박벽 구조 성형 한계: 고유량 액상 실리콘 고무를 사용하면 제조업체는 0.2mm 두께의 안정적인 벽 두께와 10% 미만의 두께 균일도 편차를 가진 부품을 성형할 수 있습니다. 이 첨단 소재는 신생아 호흡 마스크 시제품의 투명한 박벽 부분에 기포 없이 완벽하게 충진되는 동시에 의료용 적용에 필요한 유연성과 구조적 무결성을 유지합니다.
• 다양한 표면 처리에 대한 적응성: Ra가 0.2μm 미만인 광학적 투명도는 금형 표면을 거울 연마 하여 얻을 수 있으며, 에칭 질감은 무광택 및 가죽과 같은 마감을 얻을 수 있으며, 후처리 단계에서 항균 코팅 분무 및 스케일 표시의 실크스크린 인쇄를 지원할 수 있습니다.
• 상세 복제 정밀도 검증: 이 프로세스는 기어 미세 톱니 및 씰 챔퍼와 같은 복잡한 형상의 복제가 95% 이상의 형상 재현 정확도로 높은 충실도를 보장하며, 0.15mm의 둥근 모서리와 같은 미세한 디테일의 복제도 완벽하게 지원합니다. 프로토타입부터 최종 생산 부품까지 기능적 일관성을 보장하여 개발 프로세스 전반에 걸쳐 구조적 및 성능적 무결성을 유지합니다.

재료, 금형, 그리고 공정 혁신의 협업을 통해 현대 실리콘 쾌속 조형 기술은 "형태 유사성"에서 "성능 동등성"으로 도약하는 데 성공했습니다. 정밀성과 기능성 간의 높은 수준의 통합을 통해 쾌속 조형은 단순한 보조 도구에서 제품 개발의 핵심 요소로 격상되었으며, 까다로운 산업 분야에 효율적이고 신뢰할 수 있는 솔루션을 제공합니다.

LS Manufacturing은 어떻게 프로토타입에서 대량 생산으로의 원활한 전환을 보장합니까?

실리콘 제품 개발에 있어 시제품 검증에서 양산으로의 원활한 전환은 매우 중요합니다. LS Manufacturing의 맞춤형 실리콘 서비스는 통합된 "생산 설계" 개념을 통해 시제품 제작 및 양산 과정에서 기술 매개변수의 높은 일관성을 보장합니다 . 이를 통해 고객사의 공급업체 변경으로 인한 품질 위험이나 커뮤니케이션 비용을 방지할 수 있습니다.

1. DFM 미래지향적 설계 협업: 당사 엔지니어들은 양산 공정 표준을 프로토타입 설계 단계에 적용하여, 성형은 가능하지만 양산이 어려운 설계는 지양합니다 . 예를 들어, 주입 펌프 밀봉 밸브 프로젝트에서 프로토타입의 벽 두께 허용 오차를 ±0.15mm에서 ±0.1mm로 최적화함으로써, 이후 양산 수율은 최대 98.5% 에 달했습니다.
2. 공정 변수 표준화: 시제품에서 양산으로의 공정 변수 비교 시스템을 구축하고, 사출 압력 및 가황 온도 와 같은 표준화된 핵심 변수를 표준화된 문서의 내용으로 구성했습니다. 신에너지 자동차 배터리 밀봉 링 프로젝트에서는 이 시스템을 적용하여 시제품 변수에서 3일 만에 200톤 사출 성형기 로 양산 전환을 달성했습니다.
3. 금형 기술의 점진적 통합: 알루미늄 합금 프로토타입 금형과 강철 양산 금형 간의 일관된 캐비티 구조는 러너 설계와 냉각 시스템의 완벽한 호환성을 보장합니다. 인공 심장 판막 밀봉재의 경우, 이 솔루션은 재검증이 필요한 기존 금형 조정 주기를 4주에서 3일로 단축했습니다.
4. 전체 적용 품질 시스템: 시제품 단계에서 개발된 테스트 표준과 도구를 통해 전체 수명 주기 품질 아카이브가 구축되었습니다. 예를 들어, 시제품과 양산 부품 간의 성능 편차를 3% 이내로 유지하기 위해 이전에 호흡 마스크 프로젝트에 사용되었던 기밀성 테스트 장치가 도입되었습니다.

또한, 당사는 맞춤형 실리콘 서비스를 제공하여 기술 시스템과 관리 프로세스가 폐쇄 루프(closed loop)를 유지하도록 보장합니다. "프로토타입을 제품으로" 제공하는 방식은 고객의 제품 출시 기간을 최대 40% 단축 하고 기술 일관성을 보장하여 지속 가능한 경쟁 우위를 확보합니다.

그림 5: LS Manufacturing의 의료용 실리콘 프로토타입 설계에 대한 구조 분석

자주 묻는 질문

1. 실리콘 래피드 프로토타입 제작의 일반적인 리드타임은 얼마입니까?

일반적으로 설계 확정 후 첫 번째 시제품 납품까지 5~10일(영업일 기준)이 소요됩니다. 씰이나 개스킷과 같은 일부 단순 부품의 경우 최대 3일 까지 소요될 수 있습니다. 다중 캐비티 금형이나 복잡한 유로 설계가 필요한 프로젝트의 경우, 고품질 성형을 보장하기 위해 10~12일로 기간을 연장해야 합니다.

2.실리콘 래피드 프로토타입 제작은 어떤 크기의 부품에 적합합니까?

저희는 소형 및 중형 정밀 부품을 제작하며, 최대 성형 크기는 500mm x 500mm x 200mm 입니다. 의료기기 케이스, 차량 센서용 씰 등이 이 범위에 속하며, 치수 안정성은 ±0.15% 이내로 제어 가능합니다.

3. 전달된 프로토타입의 기능 테스트를 수행할 수 있나요?

시제품은 대량 생산된 부품과 동일한 물리적, 화학적 특성을 가진 의료용 또는 산업용 액상 실리콘 고무 로 제작될 수 있습니다. 또한 기밀성, -40℃에서 250℃까지 의 고온 노화, 그리고 생체 적합성 시험에도 사용될 수 있습니다.

4. 최소 주문 수량은 얼마인가요?

최소 주문 수량(MOQ) 없이도 당사의 신속한 프로토타입 제작 서비스는 일체형 프로토타입 제작을 지원합니다. 또한, 모듈형 금형 설계를 최대한 활용하여 단품 제작 비용을 최소화하여 단일 씰링 링에서도 효율적인 검증을 지원합니다.

5. 실리콘에서 두 가지 이상의 경도나 색상을 프로토타입으로 만들 수 있나요?

50종 이상의 LSR 소재를 제공하며, 쇼어 경도는 10A에서 80A까지 다양합니다. 또한, 팬톤 색상에 맞춰 맞춤 색상을 제작할 수 있습니다. 또한, 외부 30A 연질 고무와 내부 60A 경질 코어와 같은 이중 경도 복합 구조와 투명 또는 반투명 색상 혼합 효과도 구현할 수 있습니다.

6. 디자인 지원 서비스를 제공하시나요?

엔지니어링 팀은 벽 두께 최적화(권장 1.5-3mm , 구배 각도 ≥1° , 파팅 라인 설계 제안 포함)를 포함한 무료 DFM 분석을 제공합니다. 이를 통해 고객들은 기어 구조의 기포 발생률을 12%에서 0.5%로 줄일 수 있었습니다.

7. 실리콘 래피드 프로토타입 금형은 몇 번 재사용할 수 있나요?

알루미늄 합금 금형의 수명은 약 200~500 회, 수지 금형의 경우 약 50~80회입니다. 사출 후 금형은 배치 간 일관성을 유지하기 위해 플라즈마 세척을 통해 세척됩니다. 러너 시스템은 설계 변경에 따라 공정 중 언제든지 조정할 수 있습니다.

8. 실리콘 래피드 프로토타입 제작을 시작하려면 어떻게 해야 하나요?

3D 도면이 있으시면 STEP 또는 IGS 형식 으로 기술팀 이메일 주소로 보내주세요. 2시간 이내에 DFM 보고서와 견적을 보내드리겠습니다 . 주문이 확정되면 즉시 금형 가공이 시작되며, ERP 시스템을 통해 실시간으로 동기화됩니다.

요약

LS Manufacturing의 실리콘 프로토타입 제작은 더 이상 단순한 모형 제작이 아닙니다. 오히려, 사이클 타임 단축, 초기 비용 절감, 그리고 빠른 반복 작업을 통해 혁신가들에게 독보적인 경쟁 우위를 제공하는 제품을 개발하고 제작하는 데 있어 핵심적인 역할을 합니다. LS Manufacturing과 같이 심도 있는 기술 전문성과 풍부한 프로젝트 경험을 갖춘 파트너를 찾는 것은 컨셉 구상부터 성공적인 양산까지, 실리콘 부품 프로젝트를 성공적으로 수행하는 데 필수적입니다 .

귀사의 다음 획기적인 제품이 완벽한 시작을 기다리고 있습니다. 지금 바로 부품 설계 파일을 업로드하시거나, 저희 수석 엔지니어링 팀에 연락하여 무료 DFM 분석 및 맞춤 견적을 받아보세요! LS Manufacturing이 귀사의 가장 믿음직한 실리콘 제조 파트너가 되어 드리겠습니다.com/contact-us">지금 바로 저희에게 연락하여 전문적인 지원과 고객의 요구 사항에 완벽하게 맞는 신뢰할 수 있는 고품질 실리콘 솔루션을 통해 프로젝트를 시작하세요.

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이 페이지의 내용은 정보 제공 목적으로만 제공됩니다. LS Manufacturing은 정보의 정확성, 완전성 또는 유효성에 대해 명시적 또는 묵시적으로 어떠한 진술이나 보증도 하지 않습니다. 제3자 공급업체 또는 제조업체가 LS Manufacturing 네트워크를 통해 성능 매개변수, 기하 공차, 특정 설계 특성, 재료 품질 및 유형 또는 공정을 제공할 것이라고 추정해서는 안 됩니다. 구매자는 이 정보에 대한 전적인 책임을 집니다. 부품 견적을 받으시려면 해당 부품의 정확한 요구 사항을 명시해 주십시오. 자세한 내용은 당사에 문의해 주십시오 .

LS 제조팀

LS Manufacturing은 맞춤형 제조 솔루션을 전문으로 하는 업계 선도 기업입니다 . 20년 이상 5,000개 이상의 고객에게 서비스를 제공해 온 경험을 바탕으로, 고정밀 CNC 가공 , 판금 제작 , 3D 프린팅 , 사출 성형 , 금속 스탬핑 및 기타 원스톱 제조 서비스에 중점을 두고 있습니다.
저희 공장은 최첨단 5축 머시닝 센터 100대 이상을 보유하고 있으며, ISO 9001:2015 인증을 받았습니다. 전 세계 150개 이상의 국가 및 지역의 고객에게 빠르고 효율적이며 고품질의 제조 솔루션을 제공합니다. 소량 생산부터 대량 맞춤 생산까지, 24시간 이내에 고객의 요구를 충족시켜 드립니다. LS Manufacturing을 선택한다는 것은 효율성, 품질, 그리고 전문성을 선택한다는 것을 의미합니다.
자세한 내용은 당사 웹사이트 www.lsrpf.com 에서 확인하세요.