## 납품 전날, '언더컷이 있어 가공 불가'라는 연락이 왔을 때 [사진: prompt="engineer at desk late evening receiving a phone call while looking at a 3D CAD part model on monitor, worried expression, blue ambient office lighting, photorealistic, 16:9", alt="늦은 저녁 3D 모델을 보며 가공 업체의 연락을 받는 설계자", caption="가공 불가 연락은 대개 납기가 임박한 뒤에 옵니다."] 새로 설계한 부품 데이터를 협력 가공 업체에 넘긴 다음 날, "이 형상은 언더컷이 있어 가공이 안 됩니다"라는 연락을 받아 본 적 있으신가요? 모델을 고쳐 다시 보내면 이번에는 벽이 너무 얇다는 답이 돌아오고, 몇 번의 왕복이 반복되는 사이 납기는 이미 밀려 있습니다. 이 반복은 특정 담당자의 부주의가 아닙니다. 설계를 시작하는 단계에서 '이 형상이 실제로 가공되는가'를 확인하는 절차가 빠져 있을 때 반복되는 구조적인 문제입니다. 특히 소규모 설계팀에서는 초보 설계자가 만든 형상의 가공 문제를 외주 단계에 가서야 처음 발견하는 경우가 많습니다. 가공 불가 연락을 줄이는 핵심은 외주가 아니라 설계 단계에 있습니다. 최소 내경, 드래프트 각도, 언더컷, 벽 두께가 대표적인 원인이며, 형상 검토, 공차 및 공정 적합성, 재료 특성 적용이라는 세 단계로 스스로 점검하면 상당수를 사전에 걸러낼 수 있습니다. 아래에서 원인과 순서를 차례로 살펴봅니다. ## 초보 설계자는 왜 3D CAD를 먼저 여는가 초보 설계자에게서 자주 보이는 패턴은 사전 조사 없이 곧바로 형상 작성을 시작하는 것입니다. 어떤 소재를 쓸지, 어떤 공법으로 만들지, 공차는 어떻게 잡을지 정하지 않은 상태에서 화면부터 채워 나갑니다. 숙련된 설계자는 순서가 다릅니다. 3D CAD를 열기 전에 유사 제품의 레퍼런스를 먼저 조사하고, 소재를 고르고, 생산 공법을 정합니다. 그 공법에 맞춰 공차를 수립하고, 어떤 부분을 기성품으로 대체하고 어떤 부분을 직접 만들지까지 결정한 뒤에야 모델링을 시작합니다. 이 사전 결정이 빠지면 결과는 대체로 세 방향으로 나타납니다. 형상 자체가 생산 불가능하거나, 만들 수는 있어도 생산 단가가 급등하거나, 조립 단계에서 공차가 맞지 않는 것입니다. 화면 속 모델은 완성돼 보여도 현장에서는 만들 수 없는 형상이 되는 셈입니다. [이미지: 초보 설계자와 숙련 설계자의 3D CAD 착수 전 접근 방식 비교] ## 가공 불가를 부르는 형상 문제 4종 설계 단계에서 걸러야 할 가공 불가 원인은 크게 네 가지로 정리됩니다. 첫째는 최소 벽 두께입니다. 벽이 소재가 견딜 수 있는 두께보다 얇으면 가공 중 진동과 변형이 생기고, 심하면 공구가 파손됩니다. 금속과 플라스틱이 견딜 수 있는 최소 두께가 서로 다르기 때문에, 같은 형상이라도 소재에 따라 가공 가능 여부가 갈립니다. 둘째는 언더컷입니다. T-슬롯, 도브테일, 나사 릴리프처럼 공구가 정면에서 접근할 수 없는 형상을 말합니다. 단순한 언더컷은 전용 공구로 처리되지만, 복잡한 언더컷은 4축이나 5축 장비가 있어야 가공되어 비용이 크게 올라갑니다. 셋째는 드래프트 각도입니다. 금형으로 사출하는 부품은 굳은 뒤 금형에서 빠져나와야 하는데, 벽면이 수직이면 금형에서 이형되지 않습니다. 빼기 기울기를 처음부터 형상에 반영하지 않으면 금형 자체를 만들 수 없습니다. 넷째는 최소 내경과 포켓 깊이의 비율입니다. 내부 모서리 반경이 포켓 깊이에 비해 지나치게 작으면, 그 좁고 깊은 공간에 들어갈 공구가 아예 존재하지 않거나 특수 공구가 필요해 비용이 급등합니다. ## 외주 전 셀프 점검 3단계 개요 이 네 가지를 외주에 넘기기 전에 스스로 걸러내려면, 점검에도 순서가 필요합니다. 아래 세 단계는 제조 가능성 설계(DFM, Design for Manufacturability)의 [제조 가능성을 설계 단계에서 확보하는 모범 사례](https://www.ansys.com/blog/design-for-manufacturing-best-practices)를 설계자가 스스로 점검할 수 있는 흐름으로 재구성한 것입니다. 1단계는 형상 검토입니다. 언더컷, 포켓 깊이, 벽 두께처럼 형상 자체가 물리적으로 가공될 수 있는지를 먼저 확인합니다. 2단계는 공차 및 공정 적합성입니다. 선택한 공정, 즉 밀링, 선반, 방전 가공이 도면에 적은 공차를 실제로 실현할 수 있는지를 따집니다. 형상은 만들 수 있어도 요구 공차가 그 공정의 한계를 넘으면 가공은 실패합니다. 3단계는 재료 특성 적용입니다. 소재별 최소 기준값, 즉 벽 두께와 내경, 드래프트 각도를 실제 형상에 대입해 위반 여부를 최종 확인합니다. [이미지: 외주 전 셀프 점검 3단계 흐름도 (형상 검토 → 공차 및 공정 적합성 → 재료 특성 적용)] 여기까지가 외주를 넘기기 전에 누구나 적용할 수 있는 점검의 뼈대입니다. 실제로 형상에 대입할 소재별·공정별 기준 수치와, 3D CAD에서 이를 직접 진단하는 절차는 아래에서 이어서 다룹니다. ## 소재별·공정별 수치 기준표와 드래프트 각도 권장값 3단계에서 대입할 기준 수치부터 정리하겠습니다. CNC 가공에서 [소재마다 안전하게 유지해야 하는 벽 두께의 하한](https://waykenrm.com/blogs/design-for-cnc-machining/)이 정해져 있으며, 대표적인 값은 다음과 같습니다. | 소재 | 최소 벽 두께 | |:---|---:| | 알루미늄 | 0.5mm | | 스틸 | 0.8mm | | 플라스틱 | 1.5mm | 금형으로 사출하는 부품이라면 드래프트 각도도 함께 대입합니다. 일반 벽면과 표면 질감을 적용한 면의 권장 범위가 다릅니다. | 적용 조건 | 권장 드래프트 각도 | |:---|---:| | 일반 벽면 | 1~3° | | 표면 질감 적용 | 3~7° 이상 | 공차는 공정별로 실현 한계가 다릅니다. 일반적인 CNC 가공의 표준 공차는 약 ±0.01mm 수준이며, 정밀 기능부는 ±0.005mm 이하를 요구합니다. 내부 모서리 반경은 포켓 깊이의 약 3분의 1보다 작아지면 대응할 공구를 찾기 어려워지므로, 이 비율을 넘지 않게 형상을 설계해야 합니다. [이미지: 소재별 최소 벽 두께와 금형 드래프트 각도 기준값 비교] ## 3D CAD 형상 진단 도구 활용 절차와 공정별 체크리스트 수치 점검을 마쳤다면, 형상 자체를 3D CAD에서 직접 진단할 수 있습니다. 대부분의 3D CAD에는 언더컷을 시각적으로 찾아 주는 기능이 있습니다. [지정한 방향에서 빛을 쏘아 공구가 닿지 않는 면을 색으로 구분하는 방식](https://www.zwsoft.com/support/zw3d-base-skills/1366)이 대표적이며, ZW3D 같은 도구에서도 같은 방식으로 가공 불가 면을 미리 확인할 수 있습니다. 드래프트 각도 확인과 벽 두께 측정 도구는 모델링을 하는 도중에 실시간으로 함께 켜 두고 쓰는 것이 좋습니다. 형상을 다 만든 뒤 한 번에 검사하면, 문제를 발견해도 수정 범위가 커지기 때문입니다. 공정별로 언더컷을 점검할 때 확인할 지점은 다음과 같습니다. | 공정 | 언더컷 점검 포인트 | |:---|:---| | 밀링 | 공구가 정면에서 닿지 않는 측면 홈, 깊은 포켓의 바닥 모서리 | | 선반 | 회전축과 어긋난 방향의 홈, 내경 안쪽의 역방향 형상 | | 방전 가공 | 전극이 진입할 경로 확보 여부, 좁은 슬롯의 깊이 대 폭 비율 | 진단 결과에 따라서는 세 갈래로 판단합니다. 형상을 수정할지, 공정을 바꿀지(예: 밀링에서 방전 가공으로 전환), 아니면 외주 업체와 사전에 협의할지입니다. 세 선택지를 외주에 넘기기 전에 정해 두면, 납품 전날 걸려 오는 연락을 크게 줄일 수 있습니다. ## 정리: 그리기 전에 점검하면 납기가 흔들리지 않습니다 - 가공 불가 연락은 담당자의 실수가 아니라 설계 단계에 점검 절차가 빠진 구조 문제입니다. - 최소 벽 두께, 언더컷, 드래프트 각도, 최소 내경이 대표적인 가공 불가 원인 4종입니다. - 형상 검토, 공차 및 공정 적합성, 재료 특성 적용의 3단계로 외주 전에 스스로 점검할 수 있습니다. - 3D CAD를 열기 전에 소재, 공법, 공차, 기성품 대체 여부를 먼저 결정하는 습관이 재작업을 줄입니다. 결국 설계자의 일은 형상을 그리는 데서 끝나지 않고, 그 형상이 실제로 만들어질 수 있는지 판단하는 데까지 이어집니다. 설계 초기부터 가공 가능성을 함께 검토하고 싶다면, 언더컷과 드래프트 각도를 모델링 중에 바로 진단할 수 있는 ZW3D 같은 3D CAD 도구의 형상 진단 기능을 검토해 보는 것도 좋은 출발점입니다. ### 언더컷이 있으면 무조건 가공이 불가능한가요? 아닙니다. 단순한 언더컷은 전용 공구로 가공되고, 복잡한 형상은 4축이나 5축 장비로 처리할 수 있습니다. 다만 장비와 공정이 복잡해질수록 비용과 시간이 늘어나므로, 꼭 필요한 언더컷인지 설계 단계에서 판단하는 것이 좋습니다. ### 드래프트 각도는 모든 부품에 넣어야 하나요? 금형으로 사출하거나 주조해 금형에서 부품을 빼내야 하는 경우에 필요합니다. 절삭 가공만 하는 부품은 이형 과정이 없어 드래프트 각도가 필수는 아닙니다. ### 소규모 팀에서 외주 전 점검을 어떻게 시작하면 좋을까요? 소재별 최소 기준값과 점검 3단계를 한 장으로 정리해 팀이 공유하는 것부터 시작하면 됩니다. 형상을 넘기기 전에 같은 기준으로 한 번씩 확인하는 것만으로도 재작업이 줄어듭니다.

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