한빛출판네트워크

미시시피주 헤티스버그 동물원의 어린이를 위한 인터랙티브 기어 벽(Kids Interactive Gear Wall). 디자인 및 제작, 비코스 위 캔(Because We Can). 사진, 질리언 노스럽(Jillian Northrup).

제조 업계에서 CNC(컴퓨터 수치 제어: Computer Numerical Control)의 역사는 50년이나 되었습니다. 3D 프린팅이 처음 등장한 1984년보다 무려 20년이나 먼저 등장했지요. 그동안 "CNC"라는 세 글자는 엔드밀(end mill)이 회전하면서 재료를 깎아 평평한 원자재를 원하는 모양대로 자르거나 두꺼운 재료를 복잡한 3차원 물체로 깎는 작업을 일컫는 말이 됐습니다.

CNC 밀과 라우터가 중장비에서 책상에 올려놓고 사용할 수 있을 정도로 소형화되는 과정은 가정용 3D 프린터에 최근 몇년간 관심이 쏟아지는 것과는 달리 아주 천천히 일어났습니다. CNC는 이렇게 천천히 바뀌어 왔지만, 이제 시장에는 사용하기 쉽고, 작업대에 올려 놓을 수 있는 CNC가 여러 종류 유통되고 있습니다.

무엇이든 만들 수 있습니다
모든 메이커스페이스나 작업실이 CNC 밀을 꼭 갖추어야 하는 여러 이유중 하나는 CNC 밀이 개인, 학생 창업가가 상상할 수 있는 거의 모든 종류의 복잡한 물리적 부품을 정밀하게 만들어 낼 수 있다는 점입니다. 목공, 완제품, 가구, 악기, 표지판, 배, 장신구 등, CNC의 힘을 빌리면 큰 규모의 부품도 정확하게 생산할 수 있습니다. 다른 방법으로는 불가능한 일이지요. CNC는 기계를 제어하고 날이 움직이는 경로를 프로그램으로 코드화합니다. 덕분에 처음 만든 부품과 100번째로 만든 부품이 완전히 똑같습니다.

메이커가 쓰기 쉽게 나오는 신제품은 회로 기판을 자를 수 있는 초소형 CNC부터 120 x 240cm 크기의 목재를 가공해 가구를 만들 수 있는 커다란 라우터까지 다양합니다. 크기에 상관없이 작동 방식은 모두 비슷합니다. 유일하게 다른 점은 부품을 완성하는 데 어떤 툴체인을 사용했느냐는 것 뿐이지요.

컴퓨터 움직임 제어
CNC를 사용해 사출 헤드의 움직임을 제어하는 3D 프린터처럼, 대부분의 CNC 밀은 날을 벨트를 따라 X축(좌우), Y축(전후), Z축(상하) 방향으로 움직일 수 있는 3축 기계입니다. 스핀들(spindle, 회전심봉)이 움직이는 CNC, 베드(작업대)가 움직이는 CNC, 축에 따라 스핀들과 베드를 모두 움직이는 CNC로 구분할 수 있습니다.

재료 선택
CNC 밀을 사용하면 일반적인 다른 기술로는 불가능한 단단한 재료도 빠르고 정확하게 작업할 수 있습니다. CNC가 가공할 수 있는 재료는 견목과 연목, 합판, 온갖 종류의 플라스틱, 연질 경질의 금속 등 다양합니다. 재료의 크기, 기계 자체와 사용한 엔드밀의 강도라는 한계를 제외하면 무엇이든 자를 수 있다는 뜻이지요.

작업 공정을 정확하게 설정하기 위해서는 절단하는 재료의 강도와 엔드밀의 크기를 고려하는 것이 중요합니다. 너무 빠르게 설정하면 날이 부러질 수 있으며, 너무 느리면 재료가 탈 수도 있습니다. 날의 경로를 잘못 설정하면 기계의 받침대를 두 동강 내버릴 수도 있습니다.

점진적인 혁신을 통한 진보
최근 등장한 기계와 소프트웨어의 도움을 받아 데스크탑 CNC는 과거의 산업용 CNC에 비해 훨씬 더 사용하기 편합니다. 최근 개발된 기능 중 가장 유용한 것 하나는 CAD/CAM의 기능을 하나의 프로그램으로 결합한 것입니다. 이제 부품 설계와 G-코드를 하나의 프로그램에서 처리할 수 있습니다. 오토데스크(Autodesk)의 퓨전 360(Fusion 360)이 가장 인기있는 소프트웨어이며, 이 밖에도 MeshCam, MakerCam, VCarve Pro, Aspire 등의 소프트웨어가 있습니다.

여기서 더 나아가, 기계를 웹 기반의 CAD/CAM 솔루션에 연결하는 작은 USB 장치만 있으면 이런 프로그램을 클라우드 상에서 이용하는 것도 가능합니다. Inventables’ Easel은 이미 이 기술을 사용하고 있으며, 다른 회사도 도입하는 중이라는 이야기가 있습니다.

또 컴퓨터와 기계 제어 기판(마이크로 컨트롤러)를 CNC 기계 안에 넣으려는 움직임이 있습니다. 이를 이용하면 무선으로 연결해 멀리 떨어진 곳에서도 모든 기능을 사용할 수 있어 편리합니다.

이 모든 혁신들은 초보자와 전문가 모두를 편리하게 만들 것입니다. 여러분은 어느 정도의 크기로 작업할 것인지, 어느 정도의 돈을 투자할 것인지만 결정하면 됩니다. 그러면 어떤 CNC가 좋을지 한 번 찾아 볼까요?

원문링크 http://makezine.com/2015/12/09/get-acquainted-cnc-machining/