소량 하드웨어, 도면에서 첫 시제품까지

시제품은 대충 모양만 나오면 되는 물건이 아닙니다. 소량 하드웨어에서 시제품은 이후 스무 개, 백 개의 기준점입니다. 이 글은 의료기나 진단 장비가 아니라, 케이스·브라켓·소형 기구처럼 현장과 사무실에서 흔히 만드는 물건을 기준으로 합니다.

한 번에 최종 제품을 얻으려다 도면을 세 번 고치는 경우가 많습니다. 시제품을 공정 확인 단계로 두면, 고치는 횟수는 오히려 줄어듭니다.

도면이 말하기 전에 정할 것

CAD를 열기 전에 세 가지를 적습니다. 이 세 줄이 없으면 도면은 예쁘고 가공은 비싸집니다.

• 이 물건이 버티는 힘 — 손잡이인지, 기판을 감싸는 케이스인지, 벽에 붙는 브라켓인지.
• 열리는 방향 — 분해가 필요한 제품은 나사 자리와 슬라이드 방향이 도면의 절반입니다.
• 만지는 면 — 손이 닿는 모서리는 면취가 기능이지 장식이 아닙니다.

재질을 고르는 순서

소량에서 재질은 이상적인 물성보다, 지금 돌릴 수 있는 공정에 붙입니다. 3D 프린트는 형상을 싸게 확인하고, 판금·절삭은 강도와 반복을 삽니다. 시제품 한 번에 둘을 섞는 것이 보통입니다.

• 플라스틱 외형 확인 — PLA·PETG 출력. 당일 형상 확인.
• 손으로 만지는 하우징 — ABS, 아크릴, PC. 후가공·투명·도장이 가능.
• 구조 브라켓 — 알루미늄 5052·6061. 절삭·절곡 모두 수월.
• 얇은 커버 — SECC, 스테인리스 판금. 전개 후 절곡으로 반복 가능.

출력으로 간섭을 보고, 금속으로 힘을 받치는 자리를 만듭니다. 출력 한 방으로 강도까지 검증하려는 순간, 레이어 방향과 실제 하중이 어긋납니다.

공차, 너무 타이트하게 시작하지 않기

도면에 ±0.05를 남발하면 소량 견적은 바로 뜁니다. 시제품 단계의 실무 기준은 면의 역할에 따라 나눕니다.

• 외형, 손이 닿지 않는 면: ±0.2~0.3mm
• 나사 자리, 상대 부품과 맞는 면: ±0.1mm 전후
• 슬라이드·끼워맞춤: 재료와 공정이 정해진 뒤에 숫자로 고정

도장·아노다이징은 두께를 먹습니다. 도장 전 치수로 꽉 끼워 설계하면, 색이 오른 뒤 뚜껑이 닫히지 않습니다. 후가공을 넣을 계획이면 도면에 후가공 전·후를 명시합니다.

공정 선택: 출력, CNC, 판금

같은 박스라도 공정에 따라 도면이 달라집니다. 시제품 도면은 최종 이상형이 아니라, 이번에 쓸 공정용 도면이어야 합니다.

3D 프린트는 오버행, 벽 두께, 나사 인서트를 넣을 보스 두께를 먼저 봅니다. 레이어 방향이 힘의 방향과 나란하면 갈라집니다.

CNC 절삭은 공구가 들어가지 않는 안쪽 모서리에 반지름을 줍니다. 날카로운 내부 모서리는 도면에서만 존재합니다. 얇은 바닥은 진동으로 물결이 생기므로 리브로 보강하거나 두께를 올립니다.

판금은 전개도를 먼저 그립니다. 절곡 순서에 따라 공구가 간섭하고, 최소 절곡 반경과 구멍–절곡선 거리를 지키지 않으면 구멍이 타원으로 늘어납니다.

조립 전에 하는 검수

첫 부품이 나오면 바로 조립하지 않습니다. 시제품 불량의 상당수는 치수가 아니라 잔여 칩과 성급한 체결입니다.

1. 도면 치수 몇 곳을 실측해 적습니다. 전부일 필요는 없고, 맞는 면과 구멍 간격이면 충분합니다.
2. 버와 날카로운 모서리를 제거합니다.
3. 나사 자리를 손으로 먼저 탭핑·인서트 합니다. 전동 공구는 시제품 나사를 쉽게 풉니다.
4. 가조립으로 간섭만 보고, 접착·리벳은 미룹니다.

사진 한 장을 남깁니다. 시제품은 이후 회의에서 ‘그때 그 버전’이 됩니다. 날짜와 재질을 파일명에 넣지 않으면 일주일 뒤 구분하지 못합니다.

시제품이 알려 주는 것, 알려 주지 않는 것

시제품이 잘 알려 주는 것은 손이 닿는 위치, 개폐 동선, 케이블·기판이 실제로 들어가는지, 가공 순서가 도면과 맞는지입니다.

시제품이 잘 알려 주지 않는 것은 백 개를 만들 때의 단가, 금형으로 갔을 때의 수축, 운송 중의 진동과 스크래치입니다.

그래서 소량 하드웨어는 시제품을 한 번 더 만드는 편이 싸집니다. 첫 번째는 형상, 두 번째는 공정과 마감. 한 번에 둘을 얻으려다 도면을 세 번 고치는 경우가 더 많습니다.

작업 메모로 남길 최소 항목

다음 시제품을 같은 사람이 만들지 않을 수 있습니다. 최소 기록은 다섯 줄이면 됩니다.

• 사용 CAD 파일 이름과 날짜
• 재질·두께·후가공
• 실제 가공처 (내부인지, 어떤 외주인지)
• 조립 시 힘이 들어간 지점, 간섭 지점
• 다음 버전에서 바꿀 것 세 줄

이 기록이 있어야 소량 제작이 수작업 모음이 아니라 반복 가능한 과정이 됩니다. 시제품의 값은 모양에 있지 않고, 다음 수량을 같은 순서로 다시 만들 수 있는지에 있습니다.

시제품 한 번과 두 번의 목적

한 번에 최종을 얻으려다 도면을 세 번 고칩니다. 목적을 나누면 고치는 횟수가 줄어듭니다. 첫 시제품의 상은 형상입니다. 두 번째의 상은 공정과 마감입니다.

1. 첫 점 — 손이 닿는 위치, 개폐, 기판·케이블이 들어가는지
2. 두 번째 — 이번 공정으로 반복 가능한지, 후가공 두께를 먹인 뒤 닫히는지

출력으로 1번을 보고, 판금·절삭으로 2번을 봅니다. 출력 한 방으로 강도까지 검증하면 레이어 방향과 하중이 어긋납니다.

도면 전에 적는 필드

CAD를 열기 전의 세 줄이 도면의 절반입니다. 세 줄이 없으면 도면은 예쁘고 가공은 비쌉니다.

1. 버티는 힘 — 손잡이 / 케이스 / 벽 브라켓
2. 열리는 방향 — 나사 자리와 슬라이드
3. 만지는 면 — 면취가 기능인 모서리
4. 이번 공정 — 출력 / CNC / 판금. 시제품 도면은 이 공정용
5. 후가공 유무 — 있으면 전·후 치수를 같이

공차는 5번 뒤에 숫자로 고정합니다. ±0.05를 먼저 뿌리면 소량 견적만 뜁니다.

시제품이 실패하는 방식

• 외형 면에 조립 면과 같은 공차
• 도장 전 치수로 꽉 끼워, 색이 오른 뒤 뚜껑이 안 닫힘
• 내부 모서리를 날카롭게 남겨 CNC에 넘김 — 도면에만 존재하는 코너
• 부품이 나오자마자 접착·리벳 — 칩과 간섭을 가둠
• 파일명에 날짜·재질이 없음 — 일주일 뒤 그때 그 버전이 사라짐

시제품 불량의 상당수는 치수가 아니라 잔여 칩과 성급한 체결입니다. 가조립으로 간섭만 보고, 영구 체결은 미룹니다.

조립 전 검수와 다음 수량

첫 부품이 나오면 네 동작을 같은 순서로 합니다.

1. 맞는 면과 구멍 간격 실측 — 전부일 필요 없음
2. 버와 날카로운 모서리 제거
3. 나사 자리 손 탭핑·인서트 — 전동은 시제품 나사를 품
4. 가조립 간섭 확인, 사진, 다음 버전에서 바꿀 세 줄

다음 수량을 같은 사람이 만들지 않을 수 있습니다. CAD 이름, 재질·두께·후가공, 가공처, 힘이 들어간 지점, 바꿀 세 줄. 이 다섯이 있어야 소량이 수작업 모음이 아니라 반복입니다.

시제품의 그림은 예쁜 한 점이 아닙니다. 다음 스무 개가 같은 지그를 타고 흐를 수 있는지입니다. 그 상이 선명해야 도면이 세 번 바뀌지 않습니다.