3D프린팅 전문가의 팁: 소형 부품 연결 출력부터 나사산·공차 설계 가이드
3D프린팅으로 시제품을 제작하거나 졸업작품을 준비하는 대학생, 연구소 연구원, 드론 개발자 등
3D프린터 활용이 필요한 분들은 출력 결과물이 작동하지 않거나 조립이 맞지 않는 문제를 한 번쯤 겪었을 것입니다.
(주)아이컨택은 저렴한 가격, 다양한 소재와 장비, 우수한 품질로 3D프린팅 서비스를 제공하며,
고객 여러분의 아이디어를 완성도 높게 구현할 수 있도록 돕고 있습니다.
이번 글에서는 소형 부품 분실 방지 팁, 3D프린트 나사산 제작 요령, 조립 공차 설정 방법 등
전문 엔지니어의 노하우를 정리해 공유합니다.
작은 부품이 사라지거나, 출력한 나사가 헛돌거나, 조립 시 부품이 안 맞는 문제를 미리 예방해 시간과 비용을 절약해 보세요.
1. 소형 부품, 왜 ‘연결 출력’이 필요할까요?
10mm 이하의 아주 작은 부품 여러 개를 3D프린팅 주문하면, 제작 과정이나 배송 중에 분실될 위험이 있습니다.
예를 들어 5 × 5 × 5 mm 또는 10 × 2 × 2 mm보다 작은 파트들은 출력 후 후처리나 포장 단계에서 사라지기 쉽습니다.
아이컨택은 이런 상황을 막기 위해 최대 10개 부품을 얇은 연결 부로 묶어 하나의 쉘(shell)로 만드는 ‘연결 출력’ 옵션을 제공합니다.
작은 부품들을 하나로 연결하면 한 번에 출력 및 처리되므로 주문 단계도 단순해지고, 프린터의 베드 위에 배치하기도 효율적입니다.
연결 출력의 방법
각 부품을 최소 지름 1.5mm 이상의 연결 기둥으로 연결해야 합니다.
연결 부위가 너무 얇으면 세척이나 후처리 중에 부러질 수 있으므로 가능하면 3.0mm 정도로 두껍게 설계하는 것이 안전합니다.
이렇게 연결된 여러 부품은 STL 등 모델 파일상에서 1개의 덩어리(단일 쉘)로 인식되어 한꺼번에 출력됩니다.
주의
: 연결 출력 방식은 일부 3D프린팅 기술에는 적용할 수 없습니다.
예를 들어 풀컬러 수지 출력(FCP)이나 바인더 분사 방식(BJ), FDM 필라멘트 출력, 금속 SLM 출력에는
연결 출력 옵션을 지원하지 않습니다.
이는 재료 및 장비 특성상 여러 부품을 연결했을 때 품질이 떨어지거나 구현이 어려운 경우가 있기 때문입니다.
또한 연결 부품 출력 시 리드 타임(제작 소요 시간)이 평소보다 1~2 영업일 더 추가될 수 있습니다.
여러 부품을 한데 묶어 출력하면 추가 지지재 제거, 소재 충전 및 포장 작업이 늘어나기 때문에 약간의 시간과 비용이 더 들 수 있습니다.
연결 출력 시 품질 리스크 및 해결책
여러 작은 부품을 연결하면 편리하지만, 그로 인해 생길 수 있는 품질상의 위험도 염두에 두어야 합니다.
아이컨택의 풍부한 출력 경험으로 알아낸 품질 리스크와 해결책은 다음과 같습니다.
표면 스크래치 발생
부품들을 연결하는 지지대 자국이 남아 표면이 거칠어질 수 있습니다.
해결: 연결 부위를 외관상 보이지 않는 면에 배치하세요. 또한 출력 후 후처리(샌딩 등)를 통해
연결 부위 자국을 제거하면 표면 품질을 높일 수 있습니다.
형상 변형:
긴 연결 부로 인해 출력 시 일부 부품이 휨 또는 뒤틀림 현상이 생길 수 있습니다.
특히 냉각 수축률이 큰 재료(예: 나일론 등)는 연결 출력 시 변형 위험이 커지므로 단품 출력을 권장합니다.
치수 편차 증가
여러 파트를 한 번에 출력하면 개별 부품의 정밀도가 조금씩 떨어질 수 있습니다.
정밀한 공차가 요구되는 부품이라면 연결보다 개별로 단품 출력하여 정확도를 확보하는 것이 좋습니다.
텍스처 강조
부품들을 연결한 브리지(다리) 부분을 제거하면 그 자리에 자국이나 거친 텍스처가 남을 수 있습니다.
이는 도장하거나 샌딩할 때 더 신경 써야 할 부분입니다.
해결: 후가공(샌딩, 도색 등)을 통해 표면을 다듬고, 초기 설계 시부터 연결 부위를 최소화하도록 디자인합니다.
아이컨택에서는 연결 방식으로 인해 발생하는 약간의 변형, 스크래치, 정밀도 저하 등에 대해서는
무상 재출력이 어려울 수 있으니, 설계 단계에서 허용 오차와 후가공 범위를 충분히 고려해주시길 부탁드립니다.
부품 크기가 충분히 큰 경우에는 굳이 연결 출력하지 말고 개별 출력하는 편이 더욱 안전한 품질을 얻는 비결입니다.
그럼에도 불구하고 연결 출력 방식을 잘 활용하면 주문 관리가 쉬워지고 분실 위험을 낮추면서도 비용은 절감할 수 있습니다.
아이컨택은 소형 부품 연결 출력부터 한 치 오차 없는 단품 정밀 출력까지,
고객님께서 설계 단계에서 위 가이드만 지켜주신다면 가격은 착하고 품질은 더욱 좋은 3D프린팅 결과물을 약속드립니다.
궁금한 점이 있다면 언제든지 아이컨택 엔지니어와 상담하세요!
2. 3D프린트 나사산 완벽 가이드 – 튼튼한 스레드를 만드는 법
“3D프린팅한 부품도 나사만 튼튼하면 활용 폭이 10배 넓어집니다.”
SLA·SLS·MJF·FDM·SLM·FCP등 장비별 최적의 스레드 출력 노하우와
헬리코일·인서트로 나사 강도를 올리는 실전 팁을 소개합니다.
3D프린팅으로 나사형태의 부품이나 나사 구멍을 만들어 본 분들은 종종 나사가 헐겁거나 쉽게 마모되는 문제를 겪습니다.
이는 3D프린팅 공정의 한계 때문인데요.
3D프린트한 나사산이 취약한 4가지 이유를 먼저 살펴보겠습니다.
해상도 한계 –
3D프린터의 출력 해상도보다 작은 (0.1 mm 이하) 미세 디테일은 제대로 구현되지 않아
나사산의 뾰족한 꼭짓점이 둥글게 뭉개집니다.
적층 방식의 출력 특성상, 나사산처럼 가는 피치의 형상은 층 단면으로 계단지듯 표현되어 정밀도가 떨어집니다.
레이어 강도 부족 –
적층된 층간 접합력이 낮아 고토크·고압을 견디기 어려습니다.
3D프린팅 부품은 수평 층마다 분리된 결합구조이기 때문에,
나사 조립 시 발생하는 회전력이나 인장력에 의해 층간 delamination이나 나사산 파손이 생길 수 있습니다.
플라스틱 마모 –
플라스틱 재질 나사는 반복 체결 시 마찰열로 빠르게 닳는 경향이 있습니다.
금속 나사에 비해 재질이 무르기 때문에, 여러 번 조였다 풀면 나사산이 마모되고 헐거워지는 문제가 발생합니다.
후처리 공차 변형 –
출력 후 지지대 제거나 샌딩 과정에서 나사산 프로파일이 손상될 수 있습니다.
수지 출력물의 서포트를 떼어내거나, 거친 표면을 사포로 갈아낼 때 미세한 나사산이 함께 깎여나가
체결이 어려워지거나 헐거워질 위험이 있습니다.
그렇다면 3D프린트 나사산의 품질과 내구성을 높이는 해결책은 무엇일까요?
아이컨택은 다음의 5가지 방법을 활용해 문제를 최소화합니다.
① 출력 후 탭 & 다이스 가공:
출력된 플라스틱 부품에 탭(암나사 절삭)이나 다이스(수나사 절삭) 작업을 추가하여 정밀한 나사산을 낸다.
3D프린터로 대략 형상을 만들고, 마지막에 금속 공구로 다듬으면 톱니가 선명하고 강한 나사를 얻을 수 있습니다.
주로 금속 출력물이나 고하중이 걸리는 나사에 유용한 방법입니다.
② 금속 인서트 삽입:
출력 후 열압입 또는 초음파 삽입 방식으로 황동 등 금속 인서트(너트 형태 부품)를 박아 넣습니다.
이렇게 하면 플라스틱 부품에도 금속 나사산이 생겨 강한 체결력을 얻을 수 있습니다.
반복적인 분해·조립이 필요한 부품에 많이 사용됩니다.
③ 헬리코일(스프링 인서트) 삽입: 스테인리스로 된 코일형 헬리코일을 활용하는 방법입니다.
전용 탭으로 미리 나사 구멍을 내고 코일을 돌려 끼우면, 플라스틱 내부에 금속 스프링 나사산이 만들어집니다.
플라스틱 하우징처럼 반복 체결로 마모가 우려되는 부품에 안정적인 나사결합을 제공해줍니다.
④ 설계 최적화:
나사산을 가능한 한 Z축 방향으로 출력되도록 모델링하고,
나사산 골짜기에는 필렛(반지름) 처리를 추가해 응력을 완화합니다.
또한 너무 작은 나사는 아예 출력하지 말고 스냅핏, 볼트+너트 등 다른 체결 방식을 고려하는 것이 좋습니다.
제품 용도에 따라 나사 대신 딴 방식으로 결합하면 내구성과 조립성을 동시에 확보할 수도 있습니다.
⑤ 대체 체결구 활용:
초소형 또는 하중이 거의 없는 결합에는 굳이 나사산을 출력하지 말고,
스템핏(끼워맞춤), 켑 너트 등 다른 기성 체결부품을 활용합니다.
예를 들어 매우 작은 케이스는 걸쇠 형태로 뚜껑을 달거나,
통과 구멍을 뚫어 볼트와 너트를 조이는 방식으로 바꾸면 설계가 단순해지고 출력 실패를 줄일 수 있습니다.
권장 최소 나사산 크기:
3D프린터로 직접 만들어 신뢰할 수 있는 최소 나사 규격은 M6 정도를 추천합니다.
M6보다 작은 나사(M5, M4 등)를 출력하려면 앞서 언급한 필렛 추가,
프로파일 수정 등의 특별 설계가 필요하며, 그럼에도 내구성이 떨어질 수 있습니다.
SLA나 SLS 같은 고해상도 장비로도 M6 미만 작은 나사는 출력 재현이 어렵기 때문입니다.
특히 FDM 장비로는 정밀한 작은 나사를 출력하기 어려우므로 사실상 나사산 출력은 권장되지 않습니다.
또한 금속 3D프린팅(SLM)의 경우에는 소재 강도상 마모는 덜하더라도,
출력된 나사산의 정확도를 위해 후가공 탭 작업을 꼭 거치는 것을 권장드립니다.
아이컨택은 3D프린팅부터 후처리 가공, 헬리코일 삽입까지 전 과정을 지원하므로,
금속 출력물에 나사산이 필요할 경우 미리 여유를 두고 설계한 뒤 후가공으로 마무리하면 최상의 결과를 얻을 수 있습니다.
당사 엔지니어들은 다년간의 출력 경험을 바탕으로 디자인 단계의 변경이나 재질 선정에 대한 컨설팅도 제공하고 있으니, 나사산 강도가 걱정된다면 언제든 문의하여 최적의 솔루션을 받아보시기 바랍니다.
※ 참고: 3D프린팅만으로 나사산을 만들고자 할 경우, 장비별로 구현 가능한 최소 나사 피치에 차이가 있습니다.
일반적으로 SLA나 FCP 같은 수지 프린터는 0.5mm 피치(M6에 해당) 정도까지,
SLS는 0.6mm 피치, MJF는 1.0mm 피치까지 재현성을 보이며,
FDM 장비는 권장 피치가 별도로 없을 정도로 미세 나사 출력에 적합하지 않습니다.
나사 프로파일의 표준 각도는 30°로 설계하되, 재질에 따라 맞물림이 달라질 수 있으므로 필요한 경우 전문가와 상의하여 최적의 형상을 찾아야 합니다.
장비별 직접 출력 | 최소 나사 규격 (권장값)
| 장비 | 최소 권장 규격 | 비고 |
| 장비 타입 | SLA | FCP | SLS | MJF | FDM | SLM |
| 피치 | 0.5mm | 0.5mm | 0.6mm | 1mm | 권장하지 않음 | |
| 각도 | 30 | |||||
3. 3D프린팅 부품 조립 공차 제대로 주기 – 헐겁지도, 꽉 끼지도 않게
3D프린팅한 부품들은 CAD 상에서는 딱 맞는 것 같다가도,
막상 만들어 조립해보면 “헐거워서 덜그럭” 혹은 “끼워지지가 않아” 하는 일이 생기곤 합니다.
왜 이런 오차가 발생할까요? 정확한 조립을 위해서는 적층 제조 특성에 맞는 공차 설계가 필요합니다.
여기서는 3D프린팅 공정별 권장 공차와 설계·검증 팁을 소개합니다.
적층 공정의 한계 이해하기 – 레이어로 인한 치수 편차
전통 제조와 달리 3D프린팅은 디지털 모델 그대로의 공차 정보를 출력기가 알지 못하므로,
사용자가 직접 결과물의 끼임 정도를 조절해야 합니다.
적층식 3D프린터는 레이어를 한층씩 쌓을 때마다 미세한 열 변형과 수축이 일어납니다.
층 간 경계마다 생기는 변형으로 인해 전체 치수가 약간 작아지거나 커지는 오차가 누적될 수 있습니다.
특히 레이어 높이가 클수록 표면 계단 현상이 커지고 치수 정확도는 떨어지는 경향이 있습니다.
따라서 고해상도가 필요한 부품은 FDM보다 SLA나 SLS를 선택하는 등 기술별 해상도 차이를 고려해야 합니다.
또한 각 소재마다 수축률이 다릅니다. 플라스틱 필라멘트인 PLA나 ABS는 수축률 약 0.2–0.5%로 낮은 편이지만,
나일론(예: PA12)은 0.7–2.0%까지 수축할 수 있습니다.
금속 분말로 출력하는 316L 스테인리스강은 후속 열처리 시 1.5–2.0% 정도 수축하기도 합니다.
예를 들어 100 mm 크기의 파트를 나일론 SLS로 출력하면 최대 1~2 mm 정도 작아질 수 있다는 뜻입니다.
아이컨택은 이러한 자료를 바탕으로 CAD 단계에서 미리 예상 수축률만큼 모델을 확대(scale up)하여 설계하도록 권장합니다.
동일한 파트라도 외관상 맞닿는 면에는 추가로 0.05 mm 여유를 더 주어 조립성을 확보하기도 합니다
(수축으로 각 면이 약간 휠 수 있기 때문입니다).
공차 설계 – 맞춤형 끼움새(Fit) 결정하기
정밀 조립을 위해서는 설계 단계에서 체결 방식에 따른 공차(틈)를 줘야 합니다.
기계공학에서 말하는 클리어런스_fit(유격), 인터피어런스_fit(간섭), 트랜지션_fit(중간) 개념을 3D프린팅에도 적용할 수 있습니다.
일반적으로 다음과 같은 권장 여유 간격을 둡니다.
정밀 맞춤 (Press Fit):
0~0.1 mm 이하의 매우 작은 간격 또는 약간 간섭이 있는 끼움.
눌러 끼우는 형태로 단단히 고정되지만 조립/분해가 어렵습니다. (예: 베어링을 축에 눌러 끼울 때)
슬라이딩 맞춤 (Sliding Fit):
약 0.2–0.3 mm 정도의 여유를 둔 끼움. 손으로 힘줘 끼울 수 있고 움직이는 부품이면 부드럽게 움직일 수 있는 정도의 간격입니다.
(예: 두 플라스틱 케이스를 결합할 때)
완충 맞춤 (Loose/ Clearance Fit):
0.4 mm 이상 넉넉한 간격을 둔 끼움. 서로 헐겁게 들어가며 아주 쉽게 결합 및 분리됩니다.
(예: 뚜껑이 완전히 분리되는 케이스, 경첩 등)
처음부터 정확한 공차를 예측하기는 어렵기 때문에,
프로토타입 출력 후 조정하는 과정이 필요합니다.
아이컨택에서는
초기 시험 출력 → 캘리퍼스로 치수 측정 → 모델 스케일 조정의 단계를 거쳐,
두 번째 샘플에서 편차 |Δ| ≤ 0.05 mm 수준이면 본 생산에 들어가는 것을 권장합니다.
이렇게 1~2회의 검증 과정을 통해 최적의 끼움 공차를 찾아내면, 이후 대량 출력에서도 부품 간 높은 적합성을 기대할 수 있습니다.
출력 후 후처리 – 공차가 달라질 수 있습니다!
3D프린팅 부품은 출력 직후뿐 아니라 후처리 단계에서도 치수가 변할 수 있다는 점을 유의해야 합니다.
예를 들어 SLA 출력물의 서포트를 떼어내거나,
거친 면을 샌딩하면 일부 소재가 깎여나가면서 부품 크기가 미세하게 줄어듭니다.
일반적으로 손사포로 표면을 고르면 약 0.05–0.15 mm 두께가 제거되고,
샌드블라스트 같은 미세 연마를 하면 약 0.02–0.05 mm 정도가 날아갑니다.
후처리로 인한 이러한 변화 때문에, 처음 설계한 공차가 너무 촘촘하면 후가공 후에 헐거워질 위험이 있습니다.
따라서 정밀 공차가 필요한 부위는 최소한의 후처리만 거치도록 하는 것이 좋습니다.
장비별 권장 최소 공차
그렇다면 3D프린팅 기술별로 어느 정도의 공차(여유)를 설계해야 할까요?
아이컨택이 권장하는 장비별 최소 공차 기준은 아래와 같습니다:
수지(SLA, FCP):
약 0.2 mm 정도. (예: 레진 프린터로 출력한 두 부품을 끼울 때 최소 0.2 mm 간격 확보)
나일론 분말(MJF, SLS):
약 0.5 mm 정도. (예: SLS 나일론 부품 간 결합부는 0.5 mm 이상 여유)
플라스틱 필라멘트(FDM):
최소 0.5–1.0 mm. (예: FDM 출력 부품은 수축과 오차가 커서 1 mm 정도는 간격을 두는 게 안전)
금속(SLM):
최소 1.0 mm 이상. (예: 금속 3D프린팅 부품은 후열처리 수축과 후가공을 감안해 1 mm 이상의 여유 필요)
상기 값들은 간단한 형상의 경우 적용되는 최소 권장치이며,
구조가 복잡해질수록 더 여유를 줘야 할 수도 있습니다.
예컨대 긴 면적을 따라 끼워야 하는 구조라면 열변형을 고려해 더 큰 공차를 적용하는 것이 좋습니다.
반대로 작은 스냅핏 같은 경우는 너무 헐거우면 제 기능을 못하므로 상황에 맞게 조절해야 합니다.
마지막으로, 이렇게 공차를 둘 경우 부품 간 간섭이 줄어들어 실제 조립 단계에서 훨씬 원활하게 결합할 수 있습니다.
3D프린팅은 디지털과 현실의 오차를 연결하는 과정이므로,
출력 서비스를 의뢰하기 전에 반드시 용도에 맞는 공차 설계를 하시길 권합니다.
아이컨택은 경험 많은 전문 엔지니어들이 설계 상담부터 출력, 후가공까지 함께하며 최상의 결과물을 제공합니다.
저렴한 가격은 유지하면서도 품질은 확실한 3D프린팅 서비스를 찾고 계신다면 언제든지 아이컨택에 연락 주세요.
여러분의 혁신적인 아이디어를 완벽한 물성으로 구현해 드리겠습니다!
아래 표는 결합 부품 제작 시 권장되는 최소 공차 수준 입니다.
| 장비 타입 | SLA | FCP | SLS | MJF | FDM | SLM |
| 최소 공자 | 0.2mm | 0.2mm~0.4mm | 0.5mm | 1mm | ||
