경량 제품, 기계설계 어떻게 해야 할까?

안녕하세요,
제품개발·기계설계 전문 기업 메이크프로입니다.

오늘은 경량설계(Lightweight Design)에 대해 이야기해보려고 합니다.

 

항공기는 경량설계가 매우 중요합니다. 대형 항공기 무게를 1g이라도 줄이기 위해 엄청난 노력을 하죠.

 

자동차도 요즘은 연비향상과 직결되기 때문에 경량화를 위해 많은 노력을 합니다.

 

경량화는 단순히 가볍게 만드는 것이 아니라,
기능성과 강도를 유지하면서 불필요한 재료를 줄이는 고급 기계설계 기술입니다.

 

특히 드론, 로봇, 전자기기, 차량 부품, 이동형 장비에서는
제품의 무게가 성능과 직결되기 때문에 반드시 고려해야 합니다.

 

로봇개 경량화 설계 예시

 

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✅ 경량설계 왜 필요한가요?

항목경량설계의 효과

▶ 성능 향상	모터 부담 감소, 반응 속도 향상
▶ 비용 절감	재료 사용량 감소, 운송비용 절감
▶ 에너지 효율	배터리 사용시간 증가, 전력 소모 감소
▶ 내구성 확보	진동 및 피로 응력에 유리한 구조 가능

 

 

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🛠 경량설계를 위한 기계설계 방법 5단계

① 구조 최적화 (Topology Optimization)

CAD 기반으로 형상 설계를 먼저 한 뒤,
CAE 해석 도구를 사용해 불필요한 재료 부분을 도려냅니다.

 

② 재질 변경 고려

기존 금속을 그대로 두고 형상만 바꾸는 건 한계가 있습니다.
재료 자체를 경량 고강도 소재로 변경하는 것도 중요합니다.

대체 전대체 후

알루미늄	마그네슘, CFRP
일반 플라스틱	폴리카보네이트, 폴리아미드
강철	알루미늄 합금

 

💡 단, 재료 변경 시 가공 방식, 후처리, 접합 방식도 함께 고려해야 합니다.

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③ 리브(Rib) 구조 활용

• 부재를 얇게 만들되, 보강 리브를 추가해 강성 유지
• 금형 사출이나 CNC 가공 시 효율적인 기법

예: 얇은 판 구조 내부에 X자 형태의 리브 삽입

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④ 나사 및 체결 방식 최적화

• 무거운 메탈 나사 대신 삽입 너트 사용
• 불필요한 체결 부위 통합
• 클립/스냅핏 구조로 대체 가능

💡 조립성도 함께 개선되면서 생산 단가 절감 효과까지!

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⑤ 부품 통합 설계

• 동일 기능을 하는 부품이 여러 개라면 하나로 통합
• 부품 수가 줄면 무게뿐만 아니라 조립 시간, 원가도 감소

예: 기어 하우징 + 가이드 → 일체형 구조로 설계

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📌 설계할 때 유의할 점

• 너무 얇게 만들면 내구성이 떨어질 수 있음
• 내하중 구조, 피로 해석, 응력 분산은 필수 고려
• 사용 환경(온도, 충격, 진동)에 따라 최적 설계 달라짐

💡 메이크프로는 해석 기반 설계를 통해 경량화와 내구성의 균형을 맞춘 기계설계를 수행합니다.

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🧠 경량설계에 적합한 분야는?

• 드론/로봇 팔/무인 차량
• 휴대용 장비 (센서, 카메라, 의료기기 등)
• 스마트팩토리용 이동장비
• 2차전지 및 전기차 부품

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🚀 메이크프로의 경량설계 서비스

저희는 단순한 3D 모델링이 아니라,
“가볍고 튼튼한” 제품을 만들 수 있도록 해석 기반 기계설계를 제공합니다.

• 구조해석(CAE) + 재질 최적화 + 설계 간소화
• CAD → 시뮬레이션 → 도면화 → 시제품 제작까지
• 양산 대응 설계로 즉시 공정 연계 가능

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기계설계, 경량화가 필요하다면
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