3D 프린팅 예비 부품: 의미와 한계

Lisa Ernst · 22.11.2025 · 기술 · 9분

고전적인 사례: 식기세척기에서 작은 플라스틱 클립이 부러져 기계가 작동하지 않게 되었습니다. 순정 예비 부품은 35 스위스 프랑이고 배송 기간은 3주입니다. 3D 프린터를 가지고 있거나 (혹은 프린트할 수 있는 사람을 아는 경우) 사람들은 매우 빠르게 생각합니다: "부품을 잠깐 베껴서 직접 프린트해야겠다." 33d.ch의 저희 작업실에서는 거의 매주 이러한 이야기를 듣습니다. 솔직히 말해서, 몇 년 전 저희도 똑같이 시작했습니다.

매력적인 아이디어: 창고 선반 대신 디지털 예비 부품 파일, 비싼 물류 시스템 대신 주문 즉시 프린트. 동시에 실제 경험에서는 잘못 사용되어 부러지거나, 여름철 차 안에서 변형되거나, 법적으로 문제가 되는 부품도 봅니다. 이 게시물에서는 3D 프린팅된 예비 부품이 매우 의미 있는 부분과, 저희가 전문 3D 프린팅 서비스로서 명확하게 "손대지 마십시오"라고 조언하는 부분을 보여드립니다.

Quelle: 자체 구현

왜 3D 프린팅된 예비 부품이 그렇게 매력적인가

제조업체 및 서비스 조직들은 몇 년 동안 적층 제조된 예비 부품을 실험해 왔습니다. 영국 시장 감독 기관의 가정용 기기 3D 프린팅 예비 부품에 대한 조사에 따르면, 부품은 기술적으로 작동할 수 있지만, 그 안전성은 재료, 인쇄 매개변수 및 품질 보증에 크게 좌우됩니다. 제조업체에게 이는 다음과 같은 의미입니다: 선반 공간 대신 디지털 재고, 신속하게 이용 가능한 부품, 그리고 더 적은 노후화.

개인에게도 비슷하게 매력적으로 보입니다: STL 파일을 다운로드하고, 슬라이서에서 설정을 잠시 확인한 후, 필라멘트 비용은 부품당 2~3 스위스 프랑 정도면 됩니다. 하지만 일상생활에서는 부품이 "단지" 벽걸이 리모컨일 뿐인지, 아니면 압력, 열 또는 안전 관련 힘을 견뎌야 하는지에 따라 큰 차이가 있다는 것을 빨리 깨닫게 됩니다. 그렇기 때문에 저희는 내부적으로 중요하지 않은 편리 부품과 안전 관련 구성 요소 사이에 명확한 구분을 둡니다.

중요하지 않은 용도: 저희의 "녹색 구역"

아무것도 운반하지 않고 누구에게도 해를 끼치지 않으며, 오류 발생 시 귀찮을 수는 있어도 누구도 다치게 하지 않는 모든 것은 저희의 녹색 구역에 속합니다. FDM 3D 프린팅은 PLA 또는 PETG를 사용하면 경험상 매우 안정적으로 작동합니다. 물론, 결과물이 잘 보정되고 부품이 완전히 과부하되지 않는다는 전제 하에 말입니다.

Quelle: 3ddruckmuenchen.com

33d.ch에서는 이러한 작은 홀더, 클립 및 삽입물을 매일 프린트합니다. 바로 여기서 3D 프린팅은 유연한 "소형 부품 공장"으로서의 강점을 발휘합니다.

홀더, 정리함 및 "삶의 질" 부품

3D 프린팅 예비 부품은 홀더와 정리함에 이상적입니다. 부품이 부러져도 짜증나는 일이지 위험한 일은 아닙니다. 그리고 재인쇄는 보통 1~2시간밖에 걸리지 않습니다. 저희 일상에서 흔히 볼 수 있는 예는 다음과 같습니다.

• 머신 증기 노즐 바로 아래에 있지 않은 커피 캡슐 또는 필터 백 홀더.
• 케이블 관리를 개선하는 멀티탭, 라우터 또는 소형 전원 어댑터용 벽걸이 홀더.
• 서랍, 공구 상자 또는 소형 부품 수납함의 삽입물 및 칸막이.

33d.ch에서는 이러한 부품에 대해 0.2mm 레이어 높이, 3~4개의 퍼리미터 및 20~30%의 채움(infill)이 효과적인 것으로 나타났습니다. 채움은 부드럽게 말해서 부품의 "내부"입니다. 채움 비율이 높을수록 부품이 견고해지고 더 많은 필라멘트와 프린팅 시간이 필요합니다. 이러한 값은 경험 값이며, 프린터, 노즐 및 필라멘트에 따라 약간 다른 조합이 더 잘 작동할 수 있습니다.

큰 하중이 없는 버튼 및 제어 요소

라디오의 회전 노브, 볼륨 조절기, 작은 슬라이더 또는 버튼의 확장 장치: 이러한 부품은 일반적으로 높은 힘을 전달하거나 뜨거운 부품 위에 직접 놓이지 않는 한 중요하지 않습니다. 커피 머신이나 주방 기계의 많은 장식용 노브는 견고한 금속 또는 원래 메커니즘 위에 얇은 플라스틱 캡일 뿐입니다. 여기서 프린트된 교체품은 안전에 영향을 주지 않으면서 기계를 시각적으로 구출할 수 있습니다.

커버, 패널 및 플러그

나사용 캡, 보기 흉한 구멍용 패널 또는 자동차 내부의 작은 맹꽁이는 전형적인 "녹색 구역" 용도입니다. 시각적인 기능이나 방진 기능이 있으며 아무것도 운반하지 않습니다: 사람도, 큰 하중도, 민감한 전기도 아닙니다. 여기서 3D 프린팅된 부품을 정기적으로 사용하며, 수년 후에도 UV 광에 많이 노출된 PLA 부품이 가끔 황변하는 것 외에는 거의 문제가 없음을 확인합니다.

안전 관련 구성 요소: 매우 신중해야 할 부분

열, 압력, 전기 또는 사람이 관련된 경우 문제가 됩니다. 이 분야에서는 재료 데이터, 인쇄 매개변수 및 테스트가 결정적입니다. 가정용 작업장에서 제한적으로만 구현할 수 있는 것들입니다.

재료 및 온도

대부분의 가정용 프린터는 PLA, PETG 또는 ABS와 같은 FDM 재료를 사용합니다. 많은 초보자들이 사용하는 표준 재료인 PLA는 약 60~65°C부터 부드러워지고 강성이 크게 떨어집니다. 주차된 자동차 내부에서는 이러한 온도가 빠르게 도달하거나 초과될 수 있습니다. 기상청의 측정 데이터 및 연구에 따르면 날씨 상황에 따라 내부 온도가 50°C를 훨씬 넘어서 70°C까지 올라갈 수 있으며, 대시보드는 더 뜨거워집니다. 앞유리에 부착된 PLA 휴대전화 홀더는 종종 단 한 번의 여름만 버팁니다. 33d.ch에서는 이를 "녹아내린" 고객 사례로 여러 번 본 적이 있습니다.

PETG, ASA 또는 특수 고온 폴리머와 같은 내열성이 높은 재료는 따뜻한 환경에 훨씬 더 적합합니다. 하지만 이러한 재료가 부품을 자동으로 "안전하게" 만드는 것은 아닙니다. 테스트된 재료 데이터, 정의된 인쇄 공정 및 부하 테스트 없이는 취미로 프린트한 것이 승인된 차량 부품이나 커피 머신 부품을 대체할 수 없습니다.

추천 동영상: 인장 및 굽힘 테스트에서 3D 프린팅 재료 비교 - PLA, PETG 및 ABS 간의 차이에 대한 감을 잡는 데 좋습니다.

기계적 하중 및 레이어 방향

FDM 부품은 비등방성입니다. 즉, 레이어 방향에서는 레이어 내에서보다 약합니다. 일상생활에서는 부품이 종종 레이어선을 따라 부러집니다. 레이어 방향에 수직으로 인장 또는 굽힘을 견뎌야 하는 가구 연결부는 정확히 레이어 방향으로 하중을 받는 동일한 부품보다 훨씬 더 많은 것을 견딥니다.

따라서 저희는 중요한 부품을 고객에게 추천하기 전에 의도적으로 먼저 파손될 때까지 테스트합니다. 나중에 장착될 방향으로 말이죠. 특히 클립, 스냅 연결부 및 얇은 팔의 경우, 벽 두께를 더 두껍게 계획하고 파손 시 즉각적인 추락 또는 낙상 위험으로 이어지지 않는 레이어 방향을 선택합니다.

위생 및 식품 접촉

깨끗하게 프린트된 FDM 부품조차도 미세한 홈과 미세 기공을 가지고 있어 음식물 찌꺼기와 박테리아가 달라붙을 수 있습니다. 식품 포장 포럼은 적절한 봉인 없이는 이러한 표면을 위생적으로 청소하기 어렵고, 필라멘트의 첨가물이 식품으로 이동할 수 있다고 지적합니다. 음료, 커피 머신 내부의 우유 경로 또는 뜨거운 식품과 지속적으로 접촉하는 경우, 고전적인 취미 3D 프린팅은 매우 제한적으로만 적합합니다.

저희 작업실의 실용적인 접근 방식: 쿠키 커터, 모양틀 또는 짧은 시간 동안 식품과 접촉하고 철저히 세척되는 보조 도구는 약간의 주의를 기울이면 가능합니다. 음료 컵, 지속적인 사료 또는 물 그릇, 그리고 기계의 뜨겁고 접근하기 어려운 내부 부품은 개인적인 용도로는 일관되게 사용하지 않습니다. 이러한 경우 인증된 순정 또는 제3자 부품을 권장합니다.

추천 동영상: 식품 등급 3D 프린팅? 한계와 가능성 - 식품 접촉 주제에 대한 좋은 입문입니다.

저희 작업실의 세 가지 일반적인 실제 시나리오

이해를 돕기 위해 33d.ch에서 자주 접하는 세 가지 상황과 저희의 경험적 결론을 제시합니다.

1. 커피 머신: 액세서리는 가능, 물 경로는 불가

커피 머신은 3D 프린팅 예비 부품의 고전적인 대상입니다. 인터넷에서는 수많은 버튼, 레버 및 홀더를 STL 파일로 찾을 수 있습니다. 하지만 가정용 기기의 3D 프린팅 예비 부품에 대한 기술 연구는 안전 관련 구성 요소가 재료 및 공정 변화에 얼마나 민감하게 반응하는지도 보여줍니다.

• 녹색 구역: 탬퍼, 청소 브러시 또는 블라인드 시트용 홀더; 구멍만 덮는 패널; 견고한 원래 메커니즘을 작동시키는 장식용 버튼.
• 황색 구역: 잠시 따뜻해지거나 물이 튀는 부분에 노출되지만 압력을 견딜 필요가 없는 부품. 예를 들어, 물이 튀는 영역의 커버. 이런 경우 의심되면 여러 프로토타입을 테스트합니다.
• 적색 구역: 고압 경로(에스프레소 보일러, 우유 펌프, 밸브)에 있거나, 지속적으로 물이나 증기가 흐르거나, 청소가 어려운 모든 것. 이러한 부품은 저희 의견으로는 테스트된 순정 부품 또는 입증된 인증 산업용 구성 요소로만 사용해야 합니다.

추천 동영상: 3D 프린팅된 작은 부품으로 커피 머신 수리 - 중요하지 않은 예비 부품의 좋은 예시입니다.

2. 가구 및 가전: 많은 것이 가능하지만 전부 다는 아님

가구 부품은 3D 프린팅에 대한 좋은 후보입니다. 왜냐하면 대부분 실온에서 작동하고 결함 발생 시 결과가 예측 가능하기 때문입니다. 물론 예외도 있습니다.

• 일반적으로 중요하지 않음: 구멍용 플러그, 뒷판용 클립, 경량 가구용 슬라이딩 요소, LED 스트립용 홀더 또는 케이블 채널.
• 주의를 기울여야 함: 그릇이나 도구의 무게를 지탱하는 서랍 커넥터; 아이들이 붙잡을 수 있는 홀더. 이런 경우 의도적으로 넉넉하게 치수를 잡고 설치 후 테스트합니다.
• 불가: 로프트 침대, 의자 또는 사다리의 지지 연결부. 부품이 부러져 넘어질 수 있는 경우, 실제 사용을 위해 해당 부품을 프린트하지 않고, 최대 기능 프로토타입까지만 제작합니다.

실제로 확인된 바에 따르면, 고객이 부러진 의자 커넥터를 가지고 저희를 방문하면, 기하학적으로 프린트하기 좋은 부품이라도 거의 항상 금속 솔루션이나 순정 예비 부품을 추천합니다.

3. 자동차 내부: 정리정돈은 가능, 안전은 불가

Quelle: formlabs.com

자동차 분야에서는 적층 제조에 대해 많은 실험이 이루어지고 있지만, 안전 관련 구성 요소에는 높은 장애물과 승인 요건이 적용됩니다.

자동차 내부에는 흥미로운 적용 분야가 많습니다: 휴대전화 홀더, 중앙 터널의 정리함, 홀더 어댑터. 동시에 자동차는 고온, 자외선 및 에어백 및 안전벨트와 같은 안전 관련 시스템을 결합합니다.

• 괜찮음: 정리함 삽입물, 의심스러운 경우 그냥 떨어뜨려도 되는 홀더, 안전 기능이 없는 센터 콘솔의 작은 패널.
• 신중해야 함: 여름에 뜨거워지는 통풍구의 클립, 에어백 커버 또는 안전벨트 통과 부근의 부품. 이러한 경우 실패 시나리오가 중요합니다.
• 절대 불가: 에어백, 안전벨트 마운트, 좌석 레일 또는 브레이크 페달 메커니즘과 관련된 부품, 그리고 충돌 시 에너지를 흡수하거나 구속 시스템에 영향을 미치는 구성 요소. 법률 및 제품 책임 분석은 승인 없이 안전 관련 자동차 부품을 교체하는 것을 명시적으로 경고합니다.

33d.ch에서의 저희 일상: 맞춤형 휴대전화 홀더나 수납함 삽입물을 기꺼이 프린트합니다. 하지만 충돌 안전에 영향을 줄 수 있는 것은 일관되게 제외합니다.

법률 및 책임: 언제 제조업체가 되는가

기술적 측면 외에도 법적 측면이 있습니다. 독일 연방 노동 안전 및 노동 의학 연구소(BAuA)는 3D 프린팅에 대한 지침에서 3D 프린팅 제품을 판매하거나 체계적으로 제3자에게 제공하는 개인 또는 작업장이 법적으로 제조업체로 간주되며 제품 안전법의 의무를 이행해야 함을 명확히 상기시킵니다.

3D 프린팅 예비 부품에 대한 법률 분석은 또한 결함이 있는 부품으로 인한 손해 발생 시, 인쇄 서비스 제공 업체뿐만 아니라 CAD 파일 또는 필라멘트 공급 업체도 상황에 따라 책임질 수 있음을 강조합니다. 또한 EU에서는 제품 책임 규칙이 지속적으로 확장되어 미래에는 디지털 제조 파일 및 소프트웨어도 제품으로 간주될 수 있습니다.

33d.ch에서는 다음과 같은 조치를 취합니다: 기능성 부품에 대한 재료 및 설정을 문서화하고, 명백히 안전 관련 용도에 대한 인쇄 주문을 거부하며, 부품이 테스트 또는 프로토타입 제작만을 위한 것임을 명확히 전달합니다.

• 플랫폼 또는 자체 웹사이트를 통해 인쇄된 부품을 정기적으로 주문하거나 판매합니다.
• 서비스로서 3D 프린팅을 제공합니다 (예: "비용을 받고 당신의 예비 부품을 프린트해 드립니다").
• 중요한 용도가 명확하게 지정된 안전 관련 예비 부품에 대한 CAD 파일을 제공합니다.
• 다른 사람이 사용하고 위험에 대해 알리지 않은 장치에 인쇄된 부품을 설치합니다.

모든 예비 부품 전에 저희의 결정 체크리스트

Quelle: hdcmfg.com

고하중, 안전 관련 부품의 경우 제조업체는 종종 엄격한 품질 보증을 갖춘 금속 3D 프린팅에 의존합니다. 이는 일반적인 취미 설정과는 거리가 멉니다.

33d.ch에서 예비 부품을 프린트하기 전에 짧은 체크리스트를 정신적으로 통과합니다. 많은 고객들이 나중에 이 논리를 스스로 적용합니다:

• 부품이 안전 또는 건강에 영향을 미칩니까? 파손으로 인해 넘어짐, 사고, 화재 또는 감전이 발생할 수 있습니까? 그렇다면 순정 또는 테스트된 예비 부품을 우선적으로 고려합니다.
• 열, 압력, 전기 또는 식품 접촉이 있습니까? 히터, 보일러, 압력 라인 또는 네트워크 전압 근처의 부품, 그리고 지속적인 식품 접촉이 있는 구성 요소는 전형적인 적색 구역입니다.
• 즉각적인 고장이 얼마나 심각할까요? 캡슐 홀더가 부러지는 것은 짜증나는 일이지만 무해합니다. 난간, 좌석 마운트 또는 안전벨트 풀리가 부러지는 것은 그렇지 않습니다.
• 합리적인 비용으로 테스트된 예비 부품이 있습니까? 공식 예비 부품 가격이 20 스위스 프랑이라면, 자체 프린트의 법적 및 기술적 회색 지대는 대부분 가치가 없습니다.
• 안전하게 테스트할 수 있습니까? 후크 또는 홀더는 종종 바닥 근처나 무게를 사용하여 테스트할 수 있습니다. 안전 관련 자동차 부품 또는 압력 부품의 경우 일상생활에서 현실적이고 안전한 테스트는 거의 불가능합니다.

추천 동영상: 기능성 3D 프린팅 부품에 대한 엔지니어 분석 - 안전 계수 및 실패 모드에 대한 감을 잡는 데 도움이 됩니다.

간단히 요약하면

• 3D 프린팅된 예비 부품은 홀더, 정리함, 버튼 및 패널에 이상적입니다. 이러한 부품의 고장은 짜증스러울 수 있지만 아무도 위험하게 만들지 않습니다.
• 열, 압력, 전기, 식품 접촉 또는 사람의 안전이 관련된 경우, 고전적인 FDM 가정용 프린팅은 곧 한계에 도달합니다.
• 법적으로 "그냥 빨리 프린트하는 것"은 명확한 의무를 가진 제조업체 역할을 매우 빠르게 만듭니다. 특히 돈을 받고 또는 정기적으로 다른 사람들을 위해 부품을 제공하는 경우 더욱 그렇습니다.
• 정직한 안전 및 책임 점검은 불필요한 문제를 피하고 손상을 방지하며 3D 프린팅이 진정한 강점을 발휘할 수 있도록 합니다.

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