사출 성형은 항공기 부품 및 자동차 부품부터 의료 기기, 전자 제품 하우징, 건축 자재 및 농업 부품에 이르기까지 다양한 분야에 적용됩니다.
ENGINEERING GUIDE
사출 성형 설계 가이드: 12가지 모범 사례
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카테고리 : 사출 성형
사출 성형 설계 가이드
사출 성형 대량 생산에 있어 일관성을 유지하고 개당 비용을 낮추는 효율적인 방법입니다. 용융된 폴리머를 금형 캐비티에 주입하여 원하는 형태로 굳히는 방식입니다.
금형 기술은 여러 장점이 있지만, DFM(설계 제조성 기준)을 준수하는 도면은 가공에 필수적입니다. 부품 설계는 금형의 제조 가능성, 금형 구조의 복잡성, 프로젝트 예산, 리드 타임 및 표면 결함에 직접적인 영향을 미칩니다.
이 사출 성형 설계 가이드에서는 두께, 리브, 보스, 드래프트 각도, 날카로운 모서리, 파팅 라인, 이젝터 핀 및 사출 성형 게이트를 포함한 DFM 최적화를 위한 12가지 모범 사례를 자세히 설명합니다.
시작하자!
차례
숨기기
1. 사출 성형 부품용 재료 선정
| 자료 유형 | 주요 속성 |
| ABS | 내구성, 충격 저항성 및 우수한 마감 |
| 폴리 프로필렌 (PP) | 비용 효율적이고, 화학 물질에 대한 내성이 뛰어나며, 피로 수명이 길다. |
| 폴리에틸렌 (PE) | 경량성, 유연성 및 내습성 |
| 폴리스티렌 | 견고하고 성형이 용이하며 비용 효율적입니다. |
| 폴리 카보네이트 (PC) | 광학적 투명성, 내열성 |
| 폴리 아미드 (나일론) | 마찰이 적고, 강도가 높으며, 내마모성이 뛰어납니다. |
| 폴리옥시메틸렌(아세탈) | 강성, 낮은 마찰 |
| 폴리메틸메타크릴레이트(아크릴) | 시인성이 뛰어나고 광택 마감 처리됨 |
| 열가소성 엘라스토머 (TPE) | 부드럽고 유연하며 고무와 같은 재질 |
| 열가소성 폴리우레탄(TPU) | 인성, 탄성 및 내마모성 |
| 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) | 고강도, 내열성 및 전기 절연성 |
| 폴리에틸렌 테레 프탈레이트 (PET) | 우수한 강도, 내화학성 및 치수 안정성 |
| 폴리페닐렌 설파이드(PPS) | 내열성, 내화학성 및 강성 |
| 액정 폴리머(LCP) | 치수 안정성, 높은 내열성 및 낮은 뒤틀림 |
다양한 열가소성 폴리머를 사출 성형으로 가공할 수 있습니다. 부품의 상세 설계에 앞서 재료를 선택하는 것이 중요합니다.
따라서 강도, 강성, 내식성, 환경 조건 등과 같은 적용 요구 사항을 파악하고 그에 맞는 재료를 선택해야 합니다.
100가지가 넘는 소재 옵션이 있지만, 아래 표에서 가장 일반적으로 사용되는 몇 가지 고분자 소재를 살펴보겠습니다.
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2. 성형 부품의 벽 두께
사출 성형 두께
두께는 사출 성형 부품의 기본적인 설계 매개변수입니다. 두께는 강도, 강성 및 기타 특성을 결정합니다. 또한, 부품 두께가 부적절하면 뒤틀림 현상과 불균일한 냉각이 발생할 수 있습니다.
공칭 벽 두께
일반적으로 "t"로 표시되는 공칭 두께는 설계에서 성형 부품에 대해 설정된 "두께 값"을 의미하며, 이는 형상 전체에 걸쳐 균일합니다. 예를 들어, 공칭 두께가 3mm라는 것은 부품이 t=3의 값으로 균일하게 두껍다는 것을 의미합니다.
재질 종류 및 두께 값
최소 두께부터 최대 두께까지의 범위는 재료 종류마다 다릅니다. 이는 각 열가소성 수지가 유동성, 점도 및 기타 특성 면에서 서로 다르기 때문입니다.
PPSU, PBT, PEEK와 같은 소재로는 더 두꺼운 부품을 설계할 수 있습니다. 반면 ABS, PMMA, PC와 같은 소재는 허용되는 두께가 더 얇습니다.
아래 표는 다양한 폴리머에 대한 권장 사출 성형 두께 범위를 나타냅니다.
| 자재 | 벽 두께 범위 (~ mm) | 벽 두께 범위 (~ 인치) |
| ABS | 1.14 – 3.56 | 0.045 – 0.140 |
| 폴리 프로필렌 (PP) | 0.64 – 3.81 | 0.025 – 0.150 |
| 폴리에틸렌 (PE) | 0.76 – 5.08 | 0.030 – 0.200 |
| 폴리스티렌 (PS) | 0.89 – 3.81 | 0.035 – 0.150 |
| 폴리 카보네이트 (PC) | 1.02 – 3.81 | 0.040 – 0.150 |
| 폴리아미드(나일론, PA) | 0.76 – 2.92 | 0.030 – 0.115 |
| 폴리옥시메틸렌(아세탈, POM) | 0.76 – 3.05 | 0.030 – 0.120 |
| 폴리메틸메타크릴레이트(아크릴, PMMA) | 0.64 – 3.81 | 0.025 – 0.150 |
| 열가소성 엘라스토머 (TPE) | 0.64 – 3.18 | 0.025 – 0.125 |
| 열가소성 폴리우레탄(TPU) | 0.64 – 3.18 | 0.025 – 0.125 |
| 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) | 2.03 – 6.35 | 0.080 – 0.250 |
| 폴리에틸렌 테레 프탈레이트 (PET) | 0.64 – 3.81 | 0.025 – 0.150 |
| 폴리페닐렌 설파이드(PPS) | 0.51 – 4.57 | 0.020 – 0.180 |
| 액정 폴리머(LCP) | 0.76 – 3.05 | 0.030 – 0.120 |
3. 두께 균일성 및 전환
성형 부품의 두께 변화
사출 성형 부품 설계 시 또 다른 중요한 지침은 부품 전체에 걸쳐 두께가 균일해야 한다는 것입니다. 이는 효율적인 충전, 냉각 및 불량 방지에 중요합니다. 사출 성형 부품에 두께가 다른 부분이 필요한 경우에는 적절한 연결부를 사용해야 합니다.
두께가 다른 부분이 만나는 접합부를 매끄럽게 연결하면 사출 성형 부품의 응력 분산과 구조적 안정성이 향상됩니다. 또한, 필렛이나 모따기와 같은 가공 기법을 활용할 수도 있습니다.
4. 모서리를 적절한 반지름으로 둥글게 만드세요
둥근 모서리 디자인
날카로운 모서리는 높은 구조적 강도를 유지하고 금형 제작을 용이하게 하는 데 문제가 될 수 있습니다. 모서리가 날카롭고 뾰족하면 응력이 집중되어 금형에 깊은 홈을 가공하기 어려워집니다. 따라서 모서리는 둥글게 처리해야 합니다.
내부 반경(Ri) = 0.5 x 공칭 두께(t)
외부 반지름(Re) = 내부 반지름(Ri) + 공칭 두께(t)
5. 드래프트 각도
사출 성형 설계 지침을 따를 때 고려해야 할 또 다른 요소는 드래프트 각도입니다. 이는 설계 중인 부품의 수직 벽면에 있는 작고 경사진 각도를 말합니다.
배출을 용이하게 하고 냉각 시간을 단축하며 손상을 방지하기 위해서는 드래프트 각도를 추가하는 것이 매우 중요합니다.
두 가지 다른 경우에 대한 드래프트 각도 규칙을 살펴보겠습니다. 사출 성형 표면 마감매끄럽고 질감이 있다.
| 조건/요건 | 기울기 각도 |
| 부드러운 마무리 | 1-2 ° |
| 질감 마감 | 2~5° 또는 0.025mm 텍스처 깊이당 1~2° |
또한 다음 사항들을 고려해야 합니다. 폴리머 종류, 부품 형상, 금형 구조 및 금형 마감 드래프트 각도를 선택하는 동안.
6. 갈비 추가하기
사출 성형 리브 디자인
리브는 사출 성형 부품의 구조적 보강 요소로, 부품 표면에서 수직으로 뻗어 나온 얇은 부분입니다. 리브의 크기를 정확하게 설계해야 할 뿐만 아니라 리브 하단의 필렛도 고려해야 합니다.
아래 표에서 리브 디자인에 대한 사출 성형 모범 사례를 살펴보겠습니다.
| 리브 디자인 가변 | 지침 |
| 리브 두께 | 벽 두께(t)의 0.4~0.6배 |
| 리브 높이 | 벽 두께(t)의 2.5배 이하 |
| 기울기 각도 | 측면당 ≥ 0.5–1° |
| 필렛 반경 | 0.25–0.4 x 벽 두께(t) |
| 최소 리브 간격 | ≥ 벽 두께(t)의 2배 |
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7. 보스
보스의 특징
보스는 사출 성형 부품에서 정렬 인서트, 핀 및 패스너를 수용하는 데 중요한 부분입니다. 보스는 일반적으로 원형 또는 관형의 수직으로 솟아오른 형상을 특징으로 합니다.
돌출부의 위치를 선택할 때는 적절한 직경과 두께를 신중하게 고려해야 합니다.
다음으로, 아래 표는 상사를 위한 디자인 규칙을 요약한 것입니다.
| 보스 디자인 변수 | 지침 |
| 보스 두께(외벽) | 벽 두께(t)의 0.4~0.6배 |
| 구멍 | 삽입물의 크기에 따라 선택하세요 |
| 보스의 키 | 외경의 2~3배 이하 |
| 베이스 필렛 반경 | 벽 두께(t)의 0.25~0.5배 |
| 측벽과의 간격 | ≥ 벽 두께(t)의 2배 |
| 고객 지원 | 갈비뼈 모양의 보강재, 덧대어진 판 등을 포함시키세요. |
8. 부품 공차
사출 성형 과정에서 부품들이 서로 맞물려 최종 구성품이나 제품을 형성하는 경우, 정확한 공차는 특히 중요합니다. 그렇지 않으면 치수 부정확, 불량한 결합, 정렬 불량 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 반대로, 과도한 공차는 금형 제작 비용과 시간을 증가시킵니다.
따라서 사출 성형 부품 설계 시 다음과 같은 공차를 설정하십시오.
- 치수 (두께, 길이, 높이 등)
- 평탄도와 평행도
- 동심도
- 맞춤 공차(간극 및 간섭)
- 수축 허용 오차
- 구멍 크기(있는 경우).
9. 가르마
파팅 라인
The 분할선 금형 개방을 용이하게 하는 분할선은 일반적으로 금형 바닥 중앙에 위치하지만 반드시 그런 것은 아닙니다. 정확한 분할선은 금형 개방을 용이하게 하고, 금형 구조의 복잡성을 줄이며, 플래시 발생 위험을 방지하고, 성형 비용을 절감하는 데 매우 중요합니다.
사출 성형 분할선 설계에 대한 세 가지 핵심 지침은 다음과 같습니다.
- 가르마는 모서리나 날카로운 모서리에 맞춰주세요.
- 가능한 한 곧고 평평하게 만드세요
- 부품의 응력 집중 부위에 배치하지 마십시오.
10. 사출 성형 게이트
사출 성형 게이트의 종류
금형에 게이트 개구부를 배치할 때 게이트의 종류, 크기 및 위치는 중요한 요소입니다. 작고 단순한 형상에는 게이트 하나만으로도 충분하지만, 복잡하고 큰 사출 성형 부품에는 여러 개의 게이트가 필요할 수 있습니다.
디자이너들은 가르마 경계선 근처에 게이트를 설치하는 것을 선호하지만, 항상 그런 것은 아닙니다. 몰딩 작업 후 게이트를 따라 튀어나온 부분을 다듬는 것은 쉽습니다.
다음으로, 아래 표는 게이트 유형 및 배치에 대한 사출 성형 모범 사례에 대한 개요를 제공합니다.
| 게이트 유형 | 부품 특징 (적합한 용도) |
| 스프루 게이트 | 다이렉트 게이트 방식; 두꺼운 벽을 가진 부품의 대형 단일 캐비티 금형에 가장 적합합니다. |
| 엣지/사이드 게이트 | 평평하거나 약간 곡선형인 부품의 경우 |
| 팬 게이트 | 성형 부품의 얇은 벽 부분에서 |
| 탭 게이트 | 전단 하중에 민감한 길고 평평한 부품 |
| 핀 포인트 게이트 | 박벽 부품, 다중 캐비티 금형 |
| 캐슈 게이트 | 곡선형 또는 복잡한 형태를 가진 화장품 부품 |
| 다이어프램 게이트 | 원통형 또는 속이 빈 형상에서 방사형 흐름을 유지하기 위해. |
| 링 게이트 | 원형 및 관형 부품 |
| 필름 게이트 | 매우 얇은 벽과 넓고 평평한 부품 |
| 핫 러너 밸브 게이트 | 고품질의 심미적인 부품 |
11. 이젝터 핀
사출 성형 이젝터 핀 금형 내부에 분할선과 평행하게 위치한 원통형의 단단한 핀입니다. 이 핀은 응고가 완료되면 금형 캐비티에서 부품을 제거/배출하는 데 사용됩니다.
핀 크기 및 설치 위치가 잘못되면 부품이 달라붙거나 표면이 손상될 수 있습니다.
다음은 사출 성형 부품 설계 시 이젝터 핀 및 이젝션 힘에 대한 몇 가지 중요한 규칙입니다.
- 배출 핀은 두껍고 외관상 중요하지 않은 부분에 위치시키고, 슬라이딩 트랙 근처에는 위치시키지 마십시오.
- 배출 하중을 고르게 분산시키려면 필요한 핀 개수를 선택하십시오.
- 적절한 간격이 필요하며, 일반적으로 0.02mm에서 0.05mm 사이입니다.
12. 오버몰딩 고려사항
오버몰딩 부품
오버몰딩은 사출 성형의 한 변형으로, 미리 제작된 인서트를 캐비티 내부에 삽입하여 여러 재질로 구성된 부품을 성형하는 방식입니다. 2차 재료가 주입되면 인서트와 접합되어 경화 후 하나의 제품으로 완성됩니다.
다음은 고려해야 할 주요 요소입니다. 오버몰딩 디자인.
- 인서트와 성형 플라스틱의 재질 호환성
- 맞물림 장치 또는 기타 접착 메커니즘
- 두께 제어 및 다중 사출 지원
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사출 성형 부품의 표면 처리
표면 마감은 매끄러움, 맞춤형 질감 및 미적 매력을 위해 필수적입니다. 부품을 설계할 때 그립 질감이 있는 경우 드래프트 각도를 고려하십시오.
아래 표는 일반적인 마감재를 요약한 것입니다.
| 표면 처리 | 기술설명 |
| 오후-F0 | 비화장품 마감 |
| 오후-F1 | 기본 화장 마무리 |
| SPI-A2 | 다이아몬드 연마: 고광택 마감 |
| SPI-A3 | 매끄러운 광택 |
| SPI-B1 | 은은한 반광택 마감 |
| SPI-B2 | 중간 정도의 반광택 |
| SPI-C1 | 미세한 무광 표면/석재 광택 |
| SPI-C2 | 미디엄 매트 |
| SPI-D1 | 가벼운 질감 마감 |
프로린테크에서는 앞서 언급된 마감 처리 외에도 다양한 마감 처리를 제공할 수 있습니다. 당사는 다음과 같은 표면 마감 처리 공정을 보유하고 있습니다.
- 비드블라스팅
- 세련
- 화학적 에칭
- 다이아몬드 연마 등
사출 성형을 위한 5가지 품질 관리 시스템
품질 관리 시스템은 성형 부품의 품질 일관성을 보장하고 특정 산업 규정 준수를 위한 도구 역할을 합니다. 과학적 성형, 초도품 검사(FAI), 생산 부품 승인 프로세스(PPAP), 통계적 공정 관리(SPC) 및 ISO 13485 인증이 일반적인 시스템입니다.
- 과학적 성형: 생산 주기 전반에 걸쳐 일관된 성형 변수를 제어하기 위해.
- 초도품 검사(FAI): 치수 확인을 위한 초기 검사/측정
- 생산 부품 승인 프로세스(PPAP): 특정 산업 표준 준수 여부를 확인할 수 있는, 형식이 잘 갖춰진 문서.
- 통계적 공정 관리(SPC): 통계 분석을 통해 성형 주기 전반에 걸친 변동을 모니터링하고 감지합니다.
- ISO 13485 : 각 제조 단계에 대한 검증.
설계는 사출 성형 비용에 어떤 영향을 미칠까요?
사출 성형 설계는 생산 비용에 직접적인 영향을 미칩니다. 특히 언더컷이나 깊은 캐비티와 같은 복잡한 형상이 설계에 포함될 경우 비용이 증가합니다. 금형 공구 비용또 다른 요인은 다음과 같습니다. 주기 시간두께가 두껍거나 고르지 않은 부품은 생산 속도를 저하시킵니다.
반면에, 미국에서 체류를 연장하고자 이전의 승인을 갱신하려던 특수 공정 인서트 및 오버몰딩과 같은 기술은 사출 성형 조립에 필요한 부품 수를 줄여 비용 절감에 도움이 됩니다.
사출 성형 비용에 영향을 미치는 기타 설계 지침으로는 공차, 게이트 유형 및 위치, 부품 통합 등이 있습니다.
사출 성형 설계 도면을 업로드하여 DFM(설계 제조성 평가) 피드백을 받으세요.
금형 제작 및 사출 성형 생산에 앞서, 설계는 상세한 제조 용이성 설계(DFM) 분석 및 최적화를 위한 조정 과정을 거쳐야 합니다.
설계 결함 방지(DFM) 과정에서 발생하는 사소한 오류는 생산 결함, 오작동, 생산 주기 지연, 심지어 프로젝트 실패로 이어질 수 있습니다. 특히 금형은 일단 제작되면 수정하는 데 비용과 시간이 많이 소요됩니다.
프로린테크는 사출 성형 부품 설계에 대한 상세한 DFM(설계 제조성 분석) 피드백을 제공합니다. 당사 엔지니어는 설계를 검토하여 게이트 위치, 흠집 및 결함 발생 위험, 이젝터 핀, 캐비티 깊이 및 유동성, 기타 요소에 대한 제안을 드립니다.
그러니, 여러분의 디자인을 저희 온라인 플랫폼에 업로드해 주세요. 사출 성형 서비스 DFM 피드백과 정확한 비용 추정치를 얻기 위해서입니다.
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합산
전반적으로 사출 성형 설계 지침을 준수하면 제조 가능성을 확보할 뿐만 아니라 부품의 구조적 안정성, 강도, 사이클 시간, 생산 효율성, 비용 및 결함 최소화를 향상시킬 수 있습니다. 또한, DFM 가이드라인 제조사마다 다를 수 있습니다. 따라서 이 글에서 제시하는 규칙/관행을 활용하고, 더 나은 최적화를 위해 제조사에 문의하십시오.
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