마이크로 가공 부품의 비용과 검사가 절반을 차지하는 이유
마이크로 가공이 처음인 구매자는 무게가 1그램의 몇 분의 1밖에 안 되는 부품의 가격에 놀라는 경우가 많습니다. 그 놀라움은 대개 재료를 보는 데서 나옵니다. 마이크로 부품에서 재료는 거의 무관합니다. 비용은 셋업, 기계 시간, 공구, 그리고 부품이 맞다는 것을 증명하는 작업, 즉 검사, 버 제거, 세척, 문서 작업에 있습니다. 이 가이드는 전형적인 마이크로 가공 견적을 분해하고, 어떤 도면과 RFQ의 선택이 견적을 바꾸는지 보여 줍니다. 검사가 답의 큰 부분이므로 마이크로 부품은 어떻게 측정하는가 가이드의 후속으로 읽을 수 있습니다.
마이크로 부품에서 돈이 들어가는 곳
표는 공차가 엄격한 마이크로 부품의 시제품 수량과 양산 수량에서의 전형적인 내역을 보여 줍니다. 수치는 예시적인 비율이며 가격표가 아닙니다.
| 비용 요소 | 시제품, 20개 | 양산, 5,000개 |
|---|---|---|
| 재료(바 소재 잔여분 포함) | 2 ~ 5 % | 5 ~ 10 % |
| 프로그래밍과 셋업 | 35 ~ 50 % | 2 ~ 5 % |
| 기계 시간 | 15 ~ 25 % | 40 ~ 55 % |
| 공구와 파손 | 5 ~ 10 % | 8 ~ 15 % |
| 검사와 보고서 | 15 ~ 25 % | 10 ~ 20 % |
| 버 제거, 세척, 포장 | 5 ~ 10 % | 8 ~ 15 % |
±0.005 mm 형상이 여러 개인 부품의 예시적인 범위입니다. 실제 비율은 업체, 공정, 형상에 따라 다릅니다.
눈에 띄는 점이 두 가지 있습니다. 시제품 수량에서는 작업의 대부분이 셋업과 검사입니다. 양산 수량에서는 기계 시간이 주도하지만, 검사와 취급은 부품 수에 비례해 늘어나므로 여전히 큰 비중을 차지합니다.
셋업과 프로그래밍
마이크로 부품은 첫 칩이 나오기 전에 실질적인 엔지니어링이 필요합니다. 스위스형 선반에서는 15 ~ 20개의 공구를 장착하고 조정하고, 겹치는 가공을 프로그래밍하고, 첫 부품을 측정하여 보정해야 할 수 있습니다. 5축 마이크로 밀링 머신에는 5 mm 부품을 변형 없이 잡는 지그, 공구 길이와 런아웃 확인, 워밍업 절차가 필요합니다.
셋업에 몇 시간에서 꼬박 하루가 걸리는 것이 보통입니다. 20개 시제품에서는 그 비용을 아주 적은 수의 부품이 나눠 부담합니다. 같은 부품이 20개에서는 높은 단가로, 5,000개에서는 그 몇 분의 1의 단가로 견적되는 이유입니다. 두세 가지 수량으로 견적을 요청하고 예상 연간 수량을 알려 주면 업체가 적절한 공정을 고를 수 있습니다.
기계 시간과 공구 마모
마이크로 공구는 날당 몇 미크론의 칩 부하로 절삭합니다. 40,000 rpm 이상에서도 재료 제거는 느립니다. 티타늄이나 316L처럼 더 단단하거나 질긴 재료는 마이크로 가공 재료 가이드에서 설명한 대로 낮은 속도와 더 잦은 공구 교체를 강요합니다.
공구 파손은 보이지 않는 비용입니다. 부품 안에서 0.2 mm 드릴이 부러지면 보통 부품이 폐기되고 기계가 멈춥니다. 업체는 이 위험을 가격에 반영하며, 깊고 작은 구멍이나 날카로운 형상에서 특히 그렇습니다. 가장 위험한 형상을 피하는 도면은 폐기율에서 그 값을 합니다.
검사가 절반을 차지하는 이유
큰 부품에서는 표준 게이지로 몇 번 확인하면 대부분의 공차를 다룰 수 있습니다. 공차가 엄격한 마이크로 부품에서는 모든 핵심 형상에 약 1미크론을 분해할 수 있는 방법, 즉 관리된 방의 삼차원 측정기, 비전 시스템 또는 전용 게이지가 필요합니다.
| 검사 요건 | 부품 또는 로트당 일반적인 시간 | 가격에 미치는 영향 |
|---|---|---|
| 육안과 합격 / 불합격 게이지 검사, 샘플 | 부품당 몇 초 | 낮음 |
| 삼차원 측정기로 핵심 형상, 로트별 샘플 | 로트당 10 ~ 30분 | 중간 |
| 초도품 검사 보고서, 치수 30 ~ 50개 | 1회 2 ~ 6시간 | 시제품에서 높음 |
| 여러 형상을 삼차원 측정기로 전수 검사 | 부품당 몇 분 | 수량이 많으면 매우 높음 |
| 재료 성적서, 적합성 증명서 | 로트당 행정 시간 | 낮음 ~ 중간 |
이해를 돕기 위한 일반적인 값이며 견적이 아닙니다.
완전한 초도품 검사 보고서와 ±0.005 mm 형상이 여러 개인 소규모 시제품 생산에서는 삼차원 측정기 시간이 가공 시간과 같거나 더 길 수 있습니다. 이 가이드의 제목은 여기서 나왔습니다. 이는 간접비가 아닙니다. ±0.005 mm 공차를 현실로 만드는 작업입니다.
버 제거, 세척, 포장
마이크로 부품의 버는 줄로 제거할 수 없습니다. 업체는 현미경 아래의 수작업 버 제거, 고운 매체를 쓰는 연마재 또는 진동 방식, 전해 버 제거, 열 버 제거를 사용합니다. 각각 시간이 더해지거나 외주 단계가 추가됩니다. 그 후 부품은 초음파 세척과 세심한 건조가 필요하고, 많은 경우 엉키거나 휘거나 분실되지 않도록 트레이나 튜브에 하나씩 포장합니다.
도면에 모서리 상태가 적혀 있지 않으면 업체는 안전을 위해 가장 세심한 방법으로 견적하거나, 가장 저렴한 방법으로 견적하고 불합격 위험을 떠안습니다. 어느 쪽도 견적을 비교하는 데 도움이 되지 않습니다.
수량이 단가를 바꾸는 방식
비용 곡선의 모양은 공정에 따라 다릅니다.
| 수량 | 일반적으로 가장 적합한 공정 | 단가 추세 |
|---|---|---|
| 1 ~ 10개 | 마이크로 밀링 머신 또는 CNC 선반 | 가장 높음, 셋업이 지배적 |
| 10 ~ 500개 | 마이크로 밀링 머신 또는 스위스형 | 빠르게 하락 |
| 500 ~ 5,000개 | 스위스형 또는 전용 밀링 셋업 | 낮음, 사이클 타임이 지배적 |
| 5,000개 이상 | 스위스형, 다중 부품 지그 | 가장 낮음, 공구와 취급이 중요 |
일반적인 패턴이며 규칙이 아닙니다.
가상의 예를 들어 보겠습니다. 내부 나사와 ±0.005 mm 지름 2개가 있는 ⌀3 x 7 mm 티타늄 치과 부품입니다. 10개에서는 업체가 주로 셋업과 초도품 검사 보고서를 견적합니다. 1,000개에서는 같은 셋업과 보고서를 백 배 많은 부품이 나누어 부담하므로 단가가 시제품 가격의 몇 분의 1이 될 수 있습니다. 구매자가 10개만 요청했다면 양산 가격은 결코 드러나지 않았을 것입니다.
견적을 낮추는 도면 변경
대부분의 절감은 협상이 아니라 도면에서 나옵니다.
- 기능과 무관한 공차를 완화한다. ±0.005 mm는 끼워맞춤과 기준면에만 적용하고, 나머지에는 ISO 2768이나 일반 공차 블록을 사용합니다.
- 내측 모서리에 반경을 준다. 날카로운 내측 모서리는 더 작은 공구나 방전가공을 요구합니다.
- 작은 형상의 깊이를 제한한다. 포켓은 공구 지름의 약 3배, 구멍은 드릴 지름의 약 10배 이내로 합니다.
- 허용되는 곳에는 쾌삭 재종을 고른다. 기능이 허락한다면 316L 대신 303, 구리 대신 C36000을 씁니다.
- 모서리 상태와 검사 방법을 정의한다. 예를 들어 “10배에서 보이는 버 없음”입니다.
- 서류를 위험에 맞춘다. 중요하지 않은 시제품의 모든 개정판마다 완전한 초도품 검사 보고서를 요구하면 비용이 많이 듭니다.
마이크로 밀링과 선삭의 형상 크기와 공차 가이드에 더 많은 설계 규칙이 자세히 나와 있습니다.
구매자가 흔히 잊는 비용
견적서에 한 줄로 나타나지 않아도 결국 부품의 총비용에 들어가는 비용이 있습니다. 가격을 비교하기 전에 확인할 가치가 있습니다.
- 설계 변경. 셋업 이후의 개정은 재프로그래밍, 새 공구, 대개 새 초도품 검사 보고서를 뜻합니다. 마이크로 부품에서는 작은 도면 변경이 최초 셋업만큼의 비용이 들 수도 있습니다.
- 2차 공정. 부동태 처리, 아노다이징, 전해 연마, 열처리, 코팅은 외주인 경우가 많습니다. 각각이 아주 작은 부품에 리드타임, 운송, 취급 위험을 더합니다.
- 특수 포장. 개별 트레이, 클린룸용 봉투, 핀용 튜브에는 비용과 공간이 듭니다. 벌크 포장은 저렴하지만 부품을 손상시킬 수 있습니다.
- 운임과 관세. 마이크로 부품은 가벼워서 항공 운송이 부담스럽지 않지만, 관세와 통관 수수료는 모든 출하에 적용됩니다. 납품을 통합하는 것이 단가를 낮추는 것보다 더 많이 절약되는 경우가 많습니다.
- 귀사에서의 수입 검사. 공급업체의 보고서를 신뢰할 수 없어서 매 로트를 다시 측정해야 한다면, 그 비용은 공급업체 선정에 귀속됩니다.
- 폐기와 재인증. 로트에서 실패하는 저렴한 업체는 시간, 새 시험 발주, 때로는 제품 출시 지연이라는 대가를 치르게 합니다.
| 숨은 비용 | 일반적인 계기 | 줄이는 방법 |
|---|---|---|
| 재셋업과 새 초도품 검사 보고서 | 발주 후의 도면 개정 | 물량을 발주하기 전에 핵심 형상을 확정 |
| 외주 마감 지연 | 업체 밖에서 하는 코팅이나 부동태 처리 | 누가 하는지 묻고 리드타임에 반영 |
| 수입 검사 | 부실하거나 없는 공급업체 보고서 | 방법과 보고서 형식을 사전에 합의 |
| 재인증 | 문제 발생 후의 공급업체 변경 | 물량을 확약하기 전에 시험 발주 진행 |
이해를 돕기 위한 일반적인 패턴이며 전체 목록이 아닙니다.
두 견적이 다르면 이 항목들이 포함되었는지, 제외되었는지, 아니면 단지 언급되지 않았는지 확인하십시오. 가장 낮은 단가가 납품된 양품 1개당 가장 낮은 비용이라는 보장은 없습니다.
견적을 비교 가능하게 만드는 RFQ 세부 사항
같은 부품의 견적이 세 배씩 차이 난다면, 대개 업체들이 서로 다른 것을 가정했기 때문입니다. RFQ에 다음을 넣으십시오.
- STEP 모델과 PDF 도면.
- 재질 등급과 규격.
- 두세 단계의 수량과 연간 수량.
- 가장 엄격한 공차와 기대하는 검사 방법.
- 필요한 서류: 초도품 검사 보고서, 적합성 증명서, 재료 성적서.
- 모서리 상태, 표면 마감, 코팅 여부.
- 인도 조건. 업체 인도(EXW)나 관세 지급 인도(DDP) 등입니다.
Micropartz는 매칭 서비스입니다. 완전한 RFQ 하나를 공정, 재질, 공차에 맞는 최대 3개 업체에 보내고 영업시간 기준 24시간 이내에 회신드립니다. 구매자는 아무것도 지불하지 않으며 업체에 직접 발주합니다. 도면이 준비되면 RFQ를 보내 주십시오. 계획에 쓸 수 있는 일반적인 공차는 공차 및 재료 레퍼런스에 있습니다.
자주 묻는 질문
재료를 거의 쓰지 않는 작은 부품이 왜 이렇게 비쌉니까?
가격을 좌우하는 것이 기계 시간, 셋업, 마모되고 부러지는 작은 공구, 그리고 거의 보이지 않는 부품을 측정하고 버를 제거하고 세척하고 포장하는 데 드는 시간이기 때문입니다. 재료비는 대개 전체의 작은 일부입니다.
마이크로 부품 비용에서 검사는 얼마나 차지합니까?
공차와 서류에 따라 다릅니다. ±0.005 mm 형상이 여러 개이고 완전한 초도품 검사 보고서가 필요한 부품에서는 첫 로트에서 검사 시간이 가공 시간과 같아질 수 있습니다. 공차가 느슨한 부품에서는 작은 비중입니다.
마이크로 가공 견적을 낮추는 가장 빠른 방법은 무엇입니까?
정말 중요한 공차가 무엇인지 검토하는 것입니다. 기능과 무관한 형상을 ±0.02 mm나 일반 공차 등급으로 완화하고, 내측 모서리에 반경을 주고, 현실적인 수량을 밝히는 것이 보통 공급업체를 바꾸는 것보다 더 많이 절감됩니다.
같은 마이크로 부품인데 견적이 이렇게 크게 다른 이유는 무엇입니까?
업체마다 다른 공정(스위스형, CNC 선반, 마이크로 밀링 머신)을 선택하고, 다른 검사 수고를 가정하며, RFQ가 불완전할 때 위험을 다르게 가격에 반영하기 때문입니다. 완전한 RFQ는 편차를 줄여 줍니다.
참고한 규격 및 자료
- ISO 2768-1:1989, General tolerances for linear and angular dimensions
- ISO 286-1:2010, ISO code system for tolerances on linear sizes
- Wikipedia: Engineering tolerance
이 가이드의 수치는 이해를 돕기 위한 일반적인 값입니다. 실제 값은 도면, 재료 성적서, 매칭된 업체가 결정합니다.