Apple Watch Ultra 3 vs Ultra 2 제조공정 차이 총정리: 3D 프린팅 티타늄, CNC, 후가공, 원자재 절감

Apple Watch Ultra 3 vs Ultra 2 제조공정 차이 총정리

핵심 포인트: Ultra 2는 단조+절삭(CNC) 중심, Ultra 3는 티타늄 3D 프린팅(LPBF)+후가공 중심

한 줄 결론

두 모델의 “조립”은 전반적으로 비슷하지만, 티타늄 케이스(인클로저)를 만드는 방식이 크게 달라졌습니다. Ultra 2는 전통적인 감산 제조(깎아내기)의 비중이 크고, Ultra 3는 금속 가산 제조(쌓아 올리기)로 “거의 최종 형상”을 만든 뒤 정밀 후가공으로 마무리하는 흐름입니다.

 

Apple Watch Ultra 3 vs Ultra 2

 

I. 비교 범위: ‘케이스’ 공정에 집중하는 이유

애플워치에서 가장 큰 제조 방식 차이가 드러나는 영역은 외장 케이스(티타늄 인클로저)입니다. 디스플레이 조립, 내부 기판(PCB), 배터리, 센서 모듈 결합 등은 세대가 바뀌어도 큰 틀의 조립 흐름이 유사합니다. 반면 케이스는 소재·가공 방식이 바뀌면 원자재 사용량, 가공 시간, 공차 설계, 결함 유형까지 함께 바뀝니다. 참고: 본 글은 “티타늄 케이스 제조” 관점의 공정 비교이며, 모델별 기능/스펙 비교(센서, 칩, 배터리 등)는 포함하지 않습니다.

 

II. Ultra 2 제조공정(케이스): 단조 + CNC 절삭 + 표면처리

Ultra 2 세대까지의 워치 케이스 제조는 제조업에서 가장 보편적인 흐름 중 하나인 단조(Forge)로 1차 형상을 만들고, 이후 CNC로 정밀 가공해 최종 공차를 맞추는 방식에 가깝습니다.

1. 소재 준비

• 티타늄(일반적으로 Grade 5 계열) 소재를 블랭크(원재료 덩어리) 형태로 준비
• 재활용 티타늄 비중 확대 등 소재 정책은 세대별로 달라질 수 있음.

2. 단조(Forge) / 프리폼(Preform) 성형

• 원재료를 열/압력으로 눌러 1차 형상을 만듦.
• 단조의 장점: 강도/조직 안정성, 대량 생산 공정 성숙

3. CNC 절삭 가공(감산 제조의 핵심)

• 밀링/드릴링/나사 가공으로 디스플레이 체결부, 버튼/크라운 하우징, 내부 포켓, 포트/그릴, 밴드 결합부를 정밀 가공
• 필연적으로 깎여나간 칩(스크랩)이 발생
• 공차를 안정적으로 맞추기 쉽지만, 소재 낭비와 가공 시간이 커질 수 있음.

4. 표면 마감 & 코팅

• 블라스팅/브러싱/폴리싱 등 표면 마감으로 외관과 촉감을 조정
• (블랙 계열의 경우) PVD/DLC 등 코팅 레이어 적용 → 스크래치/마모 저항성 강화 목적

5. 검사(QC) & 조립 라인 투입

• 외관, 치수, 결합면(실링), 수밀 관련 면의 정합성 검사
• 문제 없으면 내부 부품 조립 공정으로 이동

 

III. Ultra 3 제조공정(케이스): 티타늄 3D 프린팅(LPBF) + 후가공

Ultra 3의 핵심 변화는 케이스 제조에서 금속 적층제조(3D 프린팅)를 메인 공정으로 사용한다는 점입니다. 대표 방식인 LPBF(Laser Powder Bed Fusion)는 “티타늄 분말을 얇게 펼치고 레이저로 녹여 붙이는” 과정을 반복합니다. 단, 오해하면 안 되는 부분이 있어요: 프린팅만으로 끝나지 않고, 정밀 공차와 표면 품질을 위한 후가공(CNC/마감)이 반드시 들어갑니다.

1. 소재 준비(분말)

• 티타늄을 ‘분말(powder)’ 형태로 준비
• 분말 공정에서는 산소 함량/입도 분포/유동성 같은 품질 관리가 중요

2. 적층 제조(LPBF)

• 파우더 베드 위에 분말을 얇게 도포 → 레이저로 필요한 영역을 용융/결합
• 이 과정을 수백~수천 레이어 반복해 케이스 형상을 생성
• 장점: 필요한 곳에만 재료를 쓰는 ‘근접 형상(near-net shape)’ 구현

3. 디파우더(분말 제거) & 분말 회수

• 출력물 주변·내부에 남은 분말을 제거(진공/진동/가스 등)
• 회수된 분말은 조건을 만족하면 재사용될 수 있음(공정 설계에 따라 상이)

4. 빌드 플레이트/서포트 분리

• 출력물을 빌드 플레이트에서 절단해 분리
• 서포트 제거 후, 다음 공정(열처리/가공/마감)으로 이동

5. 후가공(정밀 공차·실링·외관 품질)

• CNC 가공으로 나사산, 접촉면, 실링면, 체결부 등 최종 공차를 맞춤
• 표면 거칠기(Ra)와 외관 균일도를 위해 블라스팅/브러싱/폴리싱 등 마감 적용
• 필요 시 열처리/HIP 등으로 내부 기공/응력 관리(제품/설계에 따라 다름)

6. 검사(QC) & 조립 라인 투입

• 치수 메트롤로지(측정), 외관 검사, 결합면 정합성 검증
• 프린팅 특유 결함(기공, 융합 불량, 층 결함 등) 검사 체계가 중요

 

핵심 포인트: Ultra 3의 변화는 “CNC를 없앴다”가 아니라, 케이스의 1차 형상 생성(초기 성형)을 3D 프린팅이 맡고, 이후 CNC/마감이 ‘정밀 마무리’로 역할이 이동한 것으로 이해하면 정확합니다.

 

IV. 공정 차이가 만들어내는 실질적 변화 5가지

 

구분	Ultra 2 (단조 + CNC)	Ultra 3 (3D 프린팅 + 후가공)
제조 방식	감산 제조 비중 큼(깎아내기)	가산 제조로 근접 형상 생성(쌓기) + 후가공
원자재 낭비	칩/스크랩 발생 구조	필요한 곳에만 재료 투입 → 소재 절감 여지 큼
형상 자유도	공구 접근/가공성 제약이 더 큼	내부 구조·텍스처 등 설계 자유도 증가 가능
품질 리스크	가공 공차·코팅 균일도·단조 편차 중심	분말 품질·레이어 결함·기공·후가공-외관 일치 중심
원가 구조	가공 시간/공구/스크랩 관리가 비용 포인트	프린팅 장비·운영/분말 관리 + 후가공 최적화가 비용 포인트

‘원가가 무조건 대폭 하락’이라고 단정하긴 어렵습니다. 다만 원자재(티타늄) 투입량 감소와 스크랩 감소는 분명한 개선 포인트이며, 대신 프린팅 운영·품질검사·후처리 비용이 새롭게 중요한 항목이 됩니다.

 

V. 품질관리(QC) 관점에서 달라지는 체크포인트

1. Ultra 2에서 특히 중요해지는 것

• 가공 공차: 체결부/실링면/나사산 정밀도
• 표면 처리: 마감 균일도(흠집/얼룩/결)
• 코팅: 박리/핀홀/색 균일도(블랙 계열에서 특히 민감)

2. Ultra 3에서 특히 중요해지는 것

• 분말 품질: 입도/유동성/오염(산소 등) 관리
• 적층 결함: 기공, 융합 불량, 레이어 결함
• 디파우더 완성도: 내부 잔류 분말 여부
• 후가공 정합성: 프린팅 형상과 최종 가공/마감의 일치

 

실무적으로 중요한 질문: “공정이 바뀌면 결함 유형도 바뀐다.”
따라서 Ultra 3의 신뢰성은 ‘프린팅 공정의 반복 안정성’과 ‘후가공/검사 체계’가 얼마나 잘 설계되었는지가 핵심입니다.

 

3D 프린팅 티타늄 Apple Watch 케이스와 함께 그리는 미래

 

VI. FAQ

Q1. Ultra 3는 CNC 가공이 완전히 없어지나요?

아닙니다. 프린팅은 1차 형상 생성에 강하고, 최종 공차·실링면·나사산·접촉면·외관 품질을 맞추려면 후가공(CNC/마감)이 들어가는 것이 일반적입니다.

Q2. 3D 프린팅이면 무조건 더 가볍거나 더 튼튼해지나요?

“무조건”은 아닙니다. 설계(두께/리브/내부 구조)와 후처리(열처리/HIP 등), 품질관리 수준에 따라 달라집니다. 다만 적층제조는 형상 자유도가 커서 설계 최적화 여지가 늘어납니다.

Q3. 비용은 확실히 내려가나요?

원자재 투입량(티타늄)과 스크랩 감소는 비용에 유리하게 작용할 수 있지만, 프린팅 장비·운영·검사·후처리 비용도 커서 “대폭 하락”을 단정하기보다는 원가 구조가 재편된다고 보는 편이 정확합니다.

Q4. 알루미늄 애플워치도 같은 방식(금속 3D 프린팅)인가요?

보통 알루미늄 케이스는 대량 생산에서 단조/압출/다이캐스팅/가공 등 성숙 공정이 매우 강해, “케이스 전체를 3D 프린팅”으로 전환하는 경우는 상대적으로 드뭅니다. 따라서 현 시점에서 “다른 소재도 동일 방식”이라고 일반화하긴 어렵고, 적층제조는 주로 티타늄처럼 원자재 비용과 스크랩 영향이 큰 소재에서 먼저 확장되는 흐름이 많습니다.