중소기업을 위한 3D 프린팅: 프로토타입 및 소량 생산

Lisa Ernst · 22.11.2025 · 기술 · 8 분

귀사의 운영에서 이런 경험을 해본 적이 있을 것입니다. 누군가 작은 지그, 새로운 케이스 또는 조립 보조 도구에 대한 환상적인 아이디어를 냈고, 모두가 열광하여 견적을 요청했지만, 아이디어는 몇 달 동안 서랍 속에 묻히게 됩니다. 공구 제작은 너무 비싸고, 밀링 부품은 몇 주가 걸리며, 내부적으로는 '이런 작은 프로젝트'를 위한 시간이 없습니다.

귀사만 그런 것이 아닙니다. 스위스 기업의 99% 이상이 중소기업이며 약 2/3의 일자리를 창출하지만, 많은 기업이 리소스 부족과 높은 마감일 압박으로 어려움을 겪고 있습니다 ( kmu.admin.ch). ). 바로 이러한 환경에서 3D 프린팅은 격차를 해소할 수 있습니다. 프로토타입, 지그 및 소량 생산이 몇 주가 아닌 며칠 안에 현실화되며, 즉시 고가의 공구에 투자할 필요가 없습니다.

저희 33d.ch는 스위스의 중소기업과 매일 협력하며 정확히 이러한 결정에 직면해 있습니다. 3D 프린팅이 해당 부품에 정말로 가치가 있을까요? 이 글에서는 중소기업 환경에서 3D 프린팅이 무엇에 적합한지, 일반적인 프로젝트가 어떻게 진행되는지, 그리고 저희 일상 업무에서 효과가 있는 것(그리고 저희가 스스로 배운 것)을 바탕으로 어떤 함정을 피할 수 있는지 실질적으로 보여드리겠습니다.

중소기업에 3D 프린팅이 매우 적합한 이유

3D 프린팅은 모든 밀링 기계나 사출 성형기를 대체하지는 않습니다. 하지만 중소기업이 종종 어려움을 겪는 지점에서 강점을 발휘합니다.

소량 생산: 1~200개 부품, 종종 여러 번의 반복 작업.
불확실한 설계: 기하학적 구조가 아직 변경될 수 있으며, 현장에서의 피드백이 환영됩니다.
짧은 출시 시간: 몇 주간의 공구 납기는 프로젝트 일정에 맞지 않습니다.
제한된 예산: 제품이 '성공'한 후에야 공구에 대한 투자가 이루어지기를 바랍니다.

이러한 상황에 대해 저희는 3D 프린팅을 아이디어와 양산 공구 사이의 '다리'로 사용합니다. 조기 약정 없이 부품을 테스트하고 수정하며 소량 생산에 사용할 수 있습니다.

비교: 전통적인 방식 vs. 3D 프린팅

주제	전통적인 제조 (밀링 / 사출 성형)	서비스 제공업체와의 3D 프린팅
초기 비용	공구 비용, 설정 비용, 최소 주문 수량	공구 없음, 부품/빌드 작업당 비용
프로토타입 납기	대개 3~6주	일반적으로 2~7영업일 (공정에 따라 다름)
설계 변경	공구 수정, 추가 비용 및 시간	CAD 수정, 재인쇄 – 새 공구 없음
소량 생산	더 높은 수량부터 가치가 있음	20~500개에 이상적, 이후 사출 성형으로 전환 가능

기술 및 재료 – 알아야 할 것만

시중에는 많은 약어와 공정이 있습니다. 중소기업으로서 중요한 것은 귀사의 용도와 예산에 어떤 공정이 적합한가입니다. 여기서는 프로토타입 및 소량 생산에 가장 자주 추천하는 기술에 집중합니다.

FDM: '맥가이버 칼' 프린터

Fused Deposition Modeling (FDM)에서는 플라스틱 필라멘트를 녹여 CAD 모델에 따라 층별로 쌓아 올립니다. 이 기술은 널리 보급되었고 잘 이해되어 있으며, 단순한 PLA 프로토타입부터 엔지니어링 플라스틱까지 다양한 재료를 사용할 수 있습니다 ( Protolabs Network; Xometry Pro).

FDM은 주로 다음과 같은 경우에 사용합니다

기능성 시제품이 빠르고 저렴하게 필요한 경우
외관이 '좋지만 고광택은 아닌' 경우
생산용 지그, 홀더 또는 보조 도구가 필요한 경우

SLA, SLS 및 MJF: 더 정밀하거나 견고해야 하는 경우

SLA (Stereolithography) 액체 수지와 레이저를 사용합니다. 장점: 매우 미세한 디테일과 매끄러운 표면, 디자인 시제품 또는 높은 시각적 요구 사항이 있는 부품에 이상적입니다 ( (Formlabs).

SLS (Selective Laser Sintering) 및 MJF (Multi Jet Fusion)는 플라스틱 분말 (일반적으로 PA12)을 처리합니다. 부품은 견고하고 형태가 안정적이며 기능성 최종 부품 및 소량 생산에 매우 적합합니다 ( (Formlabs; ABCorp).

중소기업 일상 업무를 위한 재료 개요

실제로는 많은 프로젝트에 몇 가지 표준 재료로 충분합니다. 간단히 말해:

재료	일반적인 강점	일반적인 용도
PLA (FDM)	매우 잘 인쇄되며 형태가 안정적이며 내열성이 제한적입니다 (약 50~60°C까지, 종류에 따라 다름) ( (burg-halle.de)	시각 모델, 사무실 기능 프로토타입, 조립 시뮬레이션
PETG (FDM)	PLA보다 견고하고 더 질기며 내열성이 우수합니다	간단한 지그, 홀더, 기계 주변 부품
TPU (FDM)	유연하고 고무와 유사함	댐퍼, 보호 캡, 유연한 인서트
PA12 (SLS/MJF)	높은 강도, 우수한 내화학성, 낮은 수분 흡수 – 기능성 부품에 입증됨 ( (ABCorp; BCN3D Technologies)	양산 유사 부품, 견고한 하우징, 지그, 클립 및 걸쇠

재료 주제에 대해 더 깊이 알고 싶다면 재료 선택에 대한 심층적인 비디오도 유용할 것입니다. 좋은 영어 예시는 PLA, PETG, ABS, TPU 및 기타 재료에 대한 개요 비디오입니다: „When to use PLA, PETG, ABS, TPU, Polycarbonate, Nylon etc.“

디지털 디자인에서 실제 프로토타입까지: 설계 도면상의 3D 프린팅 부품.

Quelle: 3d-druck-berlin.com

CAD 모델에서 첫 번째 샘플 부품까지: 바로 이 지점에서 3D 프린팅은 중소기업의 일상에서 아이디어부터 실제 부품 테스트까지의 시간을 단축합니다.

중소기업과의 3D 프린팅 프로젝트는 일반적으로 이렇게 진행됩니다

33d.ch의 많은 프로젝트는 유사한 패턴을 따릅니다. 개략적인 흐름은 귀사가 내부적으로 무엇을 제공할 수 있는지, 그리고 어디에 지원이 필요한지 파악하는 데 도움이 됩니다.

1. 요청: 기하학적 구조뿐만 아니라 문제점을 설명하십시오

STEP 또는 STL 파일을 보내는 것뿐만 아니라 해당 부품이 일상생활에서 어떤 역할을 해야 하는지 간략하게 설명해주시면 가장 도움이 됩니다:

어디에 사용되나요 (기계, 실험실, 야외)?
어떤 온도, 화학 물질 또는 힘이 작용하나요?
향후 3~12개월 동안 몇 개의 부품이 필요한가요?
기하학적 구조는 이미 고정되었거나 변경이 예상되나요?

이 정보를 바탕으로 FDM에 견고한 필라멘트를 사용하는 것으로 충분한지, 아니면 MJF/SLS와 같은 산업용 공정이 PA12로 더 합리적인지를 귀사와 함께 결정합니다 ( (ABCorp; BCN3D Technologies).

2. 데이터 확인 및 설계 마무리

다음 단계에서는 데이터를 검토합니다. 일반적으로 자주 발생하는 사항은 다음과 같습니다:

벽이 너무 얇음 (예: 하중을 받는 영역에서 1mm 미만).
움직임 여유가 없는 나사 구멍 – 3D 프린팅에서는 일반적인 밀링 도면보다 더 많은 여유 공간이 필요한 경우가 많습니다.
뾰족한 내부 모서리는 프린터를 더 취약하게 만듭니다.

솔직히 말하면, 처음에는 저희도 그랬습니다. 여러 프로젝트를 통해 0.2mm를 더 추가하거나 모따기를 언제 적용하는 것이 더 나은지를 배우게 됩니다. 저희는 이러한 학습 곡선을 고객에게 제공함으로써 설계에 대한 적극적인 피드백을 제공합니다.

3. 기술 및 재료 선택

어떤 공정과 재료가 가장 합리적인지 함께 결정합니다. 저희 일상 업무에서 일반적인 조합은 다음과 같습니다:

PLA / PETG (FDM): 초기 기능성 시제품, 간단한 하우징, 사무실 환경의 테스트 게이지용 ( (burg-halle.de).
엔지니어링 FDM 재료: 예: 생산용 고강성 지그를 위한 유리 섬유 강화 필라멘트 ( (BCN3D Technologies).
PA12 (MJF/SLS): 견고한 소량 생산, 필드에서 오래 견뎌야 하는 클립, 걸쇠 및 하우징용 ( (ABCorp).

4. 샘플 부품 및 반복 작업

주요 매개변수가 명확해지면 대개 1~5개의 샘플 부품을 먼저 인쇄합니다. i.materialise 또는 Protolabs와 같은 온라인 서비스 제공업체는 많은 플라스틱에 대해 며칠간의 생산 시간을 제공합니다 ( (i.materialise.com; Protolabs Network). ). 저희 실무에서는 종종 다음과 같습니다:

1주차: 첫 번째 샘플, 기계 또는 실험실에서 짧은 테스트.
2주차: 기하학적 구조 수정 (예: 그립, 반경, 공차), 두 번째 반복 작업.
3주차: 소량 생산 승인.

실제 시간은 재료, 크기 및 사용량에 따라 달라집니다. 하지만 '공구를 기다린다'는 것 대신, 이상적으로는 2~3주 후에 일상에서 작동하는 부품을 얻게 됩니다.

5. 소량 생산 및 반복 주문

샘플이 만족스러우면 원하는 수량으로 확장합니다. 산업 예시는 3D 프린팅을 수십 개에서 수백 개까지의 소량 생산에 경제적으로 사용할 수 있음을 보여줍니다 ( (BCN3D Technologies; ABCorp).

실제로는 많은 중소기업과 고정된 로트 크기(예: 50, 100 또는 250개)를 약정하고 재주문 속도를 정의합니다. CAD 데이터는 계속 디지털화됩니다. 현장에서 세부 사항이 최적이 아니라는 것이 밝혀지면 수정하고 다음 배치에는 이미 업데이트가 포함됩니다.

아이디어에서 완성된 제품까지의 경로: 중소기업을 위한 3D 프린팅 공정 시각화.

Quelle: 3d-druck-berlin.com

생산 문제부터 CAD 디자인, 소량 생산 부품까지 – 3D 프린팅은 이 경로를 크게 단축합니다.

실제 적용 사례

이 모든 것이 이론에만 머물지 않도록, 스위스 중소기업과의 실제 사례 중 두 가지 익명화된 예를 소개합니다.

사례 1: 기계 제조업체를 위한 조립 지그 (중부 스위스)

중견 기계 제조업체가 저희에게 문제를 의뢰했습니다. 생산 라인에서 민감한 알루미늄 프로파일이 '느낌대로' 배치되었는데, 이는 오정렬, 재작업 및 교대 팀 간의 논쟁을 초래했습니다.

시작점: 12개의 작업 스테이션, 기름진 환경, 간헐적인 충격. 이전 해결책: 약 4주의 납기와 높은 단가로 제작된 밀링 지그.
저희의 해결책: 먼저 PETG로 FDM 지그를 설계하고 인쇄했습니다. 두 번의 조립 테스트 후, 지지 표면을 강화하고, 그립을 인체공학적으로 조정했으며, 삽입 너트를 준비했습니다. 두 번째 반복은 영구 사용에 충분히 안정적이어서 12개의 모든 지그가 며칠 안에 제작되었습니다.
결과: 재작업이 훨씬 줄었고, 조립 시간이 재현 가능했으며, 생산 라인의 스트레스가 확실히 감소했습니다. 회사에는 공구 비용이 발생하지 않았으며, 운영 중 변경 사항도 가능했습니다.

이러한 3D 프린팅 지그 및 보조 도구는 다양한 제조업체에 따르면 처리 시간을 40~90% 단축하고 비용을 70~90% 절감할 수 있습니다 – 복잡성 및 비교 기준에 따라 다릅니다 ( (UltiMaker; Zmorph S.A.; BCN3D Technologies).

사례 2: 센서 하우징 소량 생산 (취리히 대도시권)

기술 스타트업이 여러 파일럿 프로젝트에서 IoT 센서 하우징을 테스트하고 싶었습니다. 디자인은 아직 최종이 아니었고, 고객 피드백은 다음 버전에 직접 반영될 예정이었습니다.

시작점: 80~150개의 하우징 필요, 견고한 기계 구조, 깔끔한 외관, 제한된 예산 – 첫 해에 사출 성형 공구를 사용하는 것은 너무 일렀습니다.
저희의 해결책: 먼저 디자인 및 촉감 테스트를 위해 매우 매끄러운 표면의 SLA 샘플을 제작했습니다. 그런 다음 소량 생산을 위해 MJF-PA12 재료로 전환하여 많은 산업용 응용 분야에서 설명되는 것과 같은 견고한 최종 부품을 얻었습니다 ( (ABCorp). ). 100개의 하우징으로 구성된 첫 번째 시리즈는 몇 주 안에 사용 준비가 되었습니다.
결과: 스타트업은 첫 해에 사출 성형 공구에 얽매이지 않고 전문적인 제품으로 실제 필드 데이터를 수집할 수 있었습니다. 파일럿 시리즈 간에 여러 세부 사항(케이블 글랜드, 래치)이 수정되었지만 추가적인 공구 비용은 발생하지 않았습니다.

일반적인 함정 – 그리고 오늘날 우리가 피하는 방법

3D 프린팅의 많은 오류는 부품을 손에 쥐어야만 알 수 있습니다. 저희 워크샵에서 몇 가지 고전적인 예는 다음과 같습니다:

문제	일반적인 원인	오늘날 저희가 하는 것
나사가 맞지 않음	표준 직경에 따라 1:1로 구멍 제작	공정에 따라 각 면에 0.1~0.3mm의 여유 공간을 계획하고, 나사 구멍이 있는 테스트 조각을 인쇄
클립 또는 걸쇠가 부러짐	너무 날카로운 내부 반경, 너무 얇은 벽 두께	최소 반경 정의, 레버 팔 단축, PA12 또는 TPU로 전환 고려
부품이 뒤틀림	불리한 방향, FDM에서 크고 평평한 표면	방향 조정, 부품 '세우기', 중요한 부품은 SLS/MJF 사용
표면이 '저렴해 보임'	가시적 부품에 잘못된 공정 적용	표면 측 정의, SLA 또는 미세 MJF/SLS 프린팅 선택, 의도적인 후처리 계획

이러한 많은 사항은 간단한 기술 상담으로 해결할 수 있습니다. 33d.ch에서는 대량 생산을 시작하기 전에 중요한 세부 사항을 한 번 더 확인하는 습관을 들였습니다. 이는 모든 관련자의 스트레스를 줄여줍니다.

체크리스트: 3D 프린팅 프로젝트에서 최대치를 얻는 방법

새로운 프로젝트를 시작할 때 이 항목들을 간단한 체크리스트로 사용할 수 있습니다:

✅ 문제가 명확한가? 부품뿐만 아니라 사용 목적과 요구 사항을 설명하십시오.
✅ 목표 수량이 정의되었는가? 향후 3~12개월 동안의 대략적인 수량을 추정하십시오.
✅ 환경이 알려져 있는가? 온도, 화학 물질, 날씨, 기계적 하중.
✅ 중요한 접촉면이 표시되었는가? 예: 밀봉면, 맞는 부분, 가시성 영역.
✅ 반복 작업이 계획되었는가? '즉시 완벽' 대신 1~3번의 반복을 현실적으로 예상하십시오.
✅ 데이터가 깔끔한가? STEP/STL에 틈이 없고, 벽 두께가 확인되었으며, 나사/삽입 너트가 고려되었는지 확인.
✅ 내부 커뮤니케이션이 명확한가? 누가 승인을 결정하고, 누가 일상에서 부품을 테스트하는가?

기억할 점:

3D 프린팅은 중소기업을 위한 자체 목적이 아니라 프로토타입, 지그 및 소량 생산을 더 빠르고 유연하게 구현하기 위한 도구입니다.
가장 큰 영향은 시간과 위험에 있습니다. 조기에 공구에 투자하는 대신 디자인을 반복적으로 개선할 수 있습니다.
PLA/PETG를 사용한 FDM부터 PA12를 사용한 MJF/SLS까지, 적절한 공정과 재료를 사용하면 양산과 유사한 부품을 생산할 수 있습니다.
많은 일반적인 문제(공차, 클립, 뒤틀림)는 조기에 해결하고 실제 경험을 바탕으로 대처하면 해결할 수 있습니다.
좋은 3D 프린팅 파트너는 기계뿐만 아니라 귀사의 공정(중소기업으로서)을 이해하고 일회성 프로젝트가 아닌 반복적인 사고방식으로 함께 사려합니다.