고정밀 3D 프린팅으로 전자 회로 커넥터 프로토타입 제작

커넥터는 수많은 전자회로가 돌아가는 케이블과 기판을 연결하는 중요한 부품이다.

Hirose Electric은 스마트폰, 차량 내 장비, 산업 장비를 비롯한 광범위한 애플리케이션에 사용되는 전자 회로 커넥터를 제조합니다. 전자 회로는 더욱 빨라지고, 전압은 높아지고, 작아지고, 복잡해지고 있으며, 제품 표준은 나날이 발전하고 있습니다. 커넥터 제조업체는 해당 제품의 표준 및 성능 발전에 대응하여 새로운 부품을 개발하는 혁신적인 방법이 필요합니다.

수년 동안 Hirose Electric은 제품 개발 주기를 가속화하기 위해 3D 프린터 도입을 고려해 왔습니다. 평가를 거쳐 BMF의 microArch S140을 포함한 여러 프린터를 도입했습니다.

Share Lab 편집부(Share Lab):3D 프린터를 도입하기로 결정한 이유는 무엇입니까?

코야마 씨: 저는 Hirose Electric의 AI 부서에 소속되어 있습니다. 여기서 AI는 인공지능이 아닌 Advanced Idea를 의미합니다. 첨단 제조기술을 연구하는 부서로 자리매김하여 제품개발을 위한 다양한 기술을 연구하고 있습니다.

그중에서도 3D프린터 활용을 검토하고 있다. 제품 개발 리드타임을 단축하는데 활용될 수 있을지 고민하고 있었습니다.

공유 연구실: 리드타임 단축을 언급하셨는데요. 3D 프린팅은 주로 '프로토타이핑'에 사용되나요?

코야마 씨: 예. 디자이너는 머릿속과 그림으로 프로세스를 시작하지만 디자인이 실제로 이 형식으로 작동하는지 확인하기 위해 디자인을 보고 만질 수 있어야 하는 지점이 많이 있습니다.

커넥터를 보드에 장착해야 합니다. 부품을 손에 쥘 수 있다면 실제로 설치가 쉬운지 고려해야 합니다. 두 개의 보드를 함께 연결하는 커넥터라면 실제로 결합이 가능한지 확인해야 합니다.

커넥터에 대한 요구 사항은 커넥터가 사용되는 산업에 따라 달라지므로 이에 따라 당사의 설계도 변경됩니다. 다양한 디자인을 위해서는 다양한 프로토타입과 프로토타입 부품을 만들어야 합니다. 금형을 제작하지 않으면 만들 수 없는 부품이 많아 시제품 제작에만 한 달 정도 걸렸다. 개발 기간을 단축하기 위해 3D 프린터로 시제품을 제작하고, 실제로 보드에 탑재해 핏을 확인하는 것이 가능한지 고민하기 시작했습니다.

공유 연구실: 3D 프린터 도입을 고려할 때 어떤 모델을 고려하셨나요? 그 당시 어떤 특징을 찾았나요?

코야마 씨: 다양한 3D 프린터 제조사를 고려했습니다. 커넥터는 매우 작고 정밀한 부품이므로 작은 부품을 정밀하고 정확하게 성형할 수 있는 것이 요구되었습니다. 필라멘트를 소재로 사용하는 FDM 3D 프린터는 필요한 정밀도가 부족하여 광조형에 집중했습니다. 색상과 질감은 재현에 중요하지 않았습니다. 설계 데이터에 따라 형상을 정확하게 재현할 수 있는 것이 중요했습니다.

결국 우리는 몇 가지 모델로 범위를 좁혔습니다. 당사가 취급하는 커넥터는 폭이 몇 mm, 높이가 1mm에 불과하며, 커넥터 핀에는 0.4mm 간격으로 구멍이 뚫려 있습니다. 구멍 사이의 간격이 올바르지 않으면 핀이 제대로 맞지 않습니다. 적합성 테스트가 수행되므로 부품의 정확성이 필요합니다. microArch S140은 가장 작은 세부 사항에 대한 정밀도 및 정확성 요구 사항을 충족할 수 있는 유일한 3D 프린터였습니다. 지금까지 불가능했던 일을 가능하게 했다는 점에서 도입하게 된 결정적인 요인이 아닐까 싶다.

공유 연구실:그렇다면 BMF 3D 프린터를 구입하기 전에 시제품을 만들어 보셨나요?

코야마 씨: 예. 실제 부품을 기반으로 BMF 및 타 제조사로부터 프로토타입을 받아 비교 연구를 진행하였습니다.

공유 연구실:실제로 설치한 것은 BMF 3D 프린터뿐인가요?