제조업체를 위한 프로토타입 최적 소재 선택 가이드라인

서론

우리는 플라스틱 세상에 살고 있습니다. 아침에 일어나 가장 먼저 하는 일이 입에 플라스틱 조각을 넣고 이를 닦는 것입니다. 그런 다음 플라스틱 봉지에서 음식을 꺼내 플라스틱 주방기구로 요리하고, 플라스틱 물건들을 챙겨 직장에 가며, 30%가 플라스틱인 차를 운전합니다. 네, 우리는 플라스틱 세상에 있습니다. 플라스틱은 저렴하고 가공하기 쉽고 내구성이 좋습니다. 이것으로 물건을 만들기 이상적이지 않을까요? 글쎄요, 몇 가지 뉘앙스가 있습니다.

수천 가지 플라스틱 유형이 모든 상황에 맞게 존재합니다. 하지만 여러분의 제품에 어울리는 소재를 어떻게 선택할까요? 물론 완벽한 매치를 찾기 위해 많은 시간을 들여 아주 복잡한 배합을 고를 수도 있습니다. 하지만 그 전에 프로토타이핑 단계에서 몇 가지 흔한 플라스틱을 고려해야 합니다. 가장 널리 쓰이는 소재들은 구하기 쉽고 제조 기술도 더 발전해 있으니까요. 여기 여러분이 원하는 어떤 플라스틱 프로토타입 제조업체에서든 선택할 수 있고, 멀리 비싼 곳을 찾을 필요 없게 해주는 인기 프로토타이핑 소재 목록을 소개합니다.

폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA)

개요. PMMA라는 복잡한 폴리머 이름은 처음 들어보셨을지 몰라도 아크릴 유리는 들어보셨을 겁니다. 말 그대로 어디에나 쓰입니다. 자동차 라이트, 창문, 디스플레이, 조명.

장점. PMMA는 투명하고 파손에 강합니다. 적어도 유리보다는 훨씬 강합니다. 이러한 특성과 내식성 덕분에 PMMA는 우리 삶에 들어왔습니다. 게다가 이 소재는 가공이 매우 쉽습니다. 절단, 주조, 성형이 가능합니다. 강직하고 치수 안정적이며 160°C까지 작동합니다.

단점. 유리보다 튼튼하지만 다른 플라스틱에 비하면 여전히 취약합니다. 물과 일부 탄화수소(알카인 계열)에 약합니다. 물과 접촉하면 PMMA가 팽창하고 탄화수소에 녹습니다.

용도. 파손 가능성이 높은 유리의 대안으로 널리 쓰입니다. 신호등, 자동차 램프 등이 예입니다. 아크릴 유리는 실험과 시연(예: 항공 역학 채널 테스트)에도 자주 쓰입니다. 의료 분야에서도 투명하고 내구성이 좋아 많은 의료 기기가 PMMA로 만들어집니다. 심지어 일부 렌즈도 PMMA로 만듭니다. 유리처럼 연마할 수 있는 탁월한 투명 소재가 필요하거나 투명 인클로저에 물건을 주조하고 싶다면 PMMA를 진지하게 고려해 보세요.

나일론 (Nylon)

개요. PMMA가 강직하고 취성이라면 나일론은 유연하고 강합니다. 나일론의 진짜 흥미로운 점은 그 뛰어난 특성으로 섬유를 만들 수 있다는 점입니다. 그러니까 여러분도 때때로 플라스틱 옷을 입고 있는 셈입니다.

장점. 나일론은 매우 유연하면서 동시에 강하고, 탁월한 내마모성을 가집니다. 깨지지 않습니다. 매우 가볍고 내열성은 PMMA보다 더 높아 195°C까지 견딥니다.

단점. 나일론은 화학물질과 부식에 그리 강하지 않습니다. 일부 산, 알칼리, 기타 강한 액체로 녹일 수 있습니다. 햇빛에 약합니다. 자외선은 미세 구조를 약화시키는 분자를 형성시킵니다. 물에서도 PMMA처럼 팽창합니다. 수축률도 높아 사출 성형 시 불리합니다.

용도. 나일론의 가장 보편적 용도는 섬유입니다. 우리 물건 많은 부분이 나일론으로 만들어지거나 적어도 일부를 포함합니다. 드레스, 배낭, 일부 냅킨, 무엇보다 자동차 타이어. 탁월한 강도와 내마모성 덕분에 서로 마찰하는 부품에 자주 쓰입니다. 베어링이나 기어 메커니즘이 필요하다면 나일론이 좋은 선택입니다.

아크로니트릴 부타디엔 스티렌 (ABS)

개요. 적층 제조의 부상과 함께 ABS가 최근 정말 인기를 끌게 되었습니다. 낮은 수축률, 우수한 성형 특성, 상대적 저렴함 덕분입니다. 현재 ABS는 신속 프로토타이핑의 주요 플라스틱입니다.

장점. 첫째, ABS는 다른 플라스틱이 약한 대부분의 물질에 내성이 있습니다. 산, 알칼리 등이 포함됩니다. 매우 광택이 나므로 제품이 반짝이길 원한다면 고려해 보세요. 내충격성도 있습니다.

단점. 첫째, 이 소재는 다른 것들에 비해 그리 강하지 않습니다. 둘째, ABS의 실용 온도가 90°C 미만으로 정말 낮습니다. 약간 독성이 있어 장난감이나 아동용품에 쓰기엔 부적절합니다. 꽤 상당한 수축률도 있습니다.

용도. 저렴하고 성형이 잘 되어 3D 프린팅에 이상적이라 많은 맞춤형 또는 자가 출력 부품이 ABS로 만들어집니다. 광택 덕분에 일부 가전제품과 휴대폰이 인클로저에 사용합니다. 예산이 넉넉하지 않거나 설계가 정말 불확실하다면 ABS로 프로토타입을 3D 프린팅하거나 가공해 큰 비용을 들이지 않을 것을 권합니다.

폴리옥시메틸렌 (POM)

개요. 이 플라스틱은 다른 플라스틱 중 결정질 미세구조에 가장 가까워 금속에 가장 잘 대응하는 특성을 가지며, 경량 특성을 유지하면서 많은 부품에 정말 좋습니다.

장점. 높은 강도와 내피로성이 POM의 특징입니다. 높은 온도 안정성도 뛰어나(최대 166°C) 매우 강직하고 내식성이며 마찰 특성이 좋습니다. 습기에 강한 몇 안 되는 플라스틱 중 하나이기도 합니다.

단점. 많은 단점 중 가장 골치 아픈 건 불균일한 수축입니다. 예측하기 매우 어렵고 플라스틱 주조나 성형 시 골칫거리가 됩니다. 게다가 강화 입자 때문에 꽤 단단해 이 소재를 절삭할 때 공구가 많이 무뎌집니다.

용도. 이 플라스틱은 인장 특성이 매우 높아 엔지니어링 부품과 기계에 자주 쓰입니다. 예를 들어 플라스틱 펌프(마찰 특성이 좋아서). 습기를 자주 흡수하는 부품들은 팽창하지 않게 POM으로 만듭니다.

폴리카보네이트 (PC)

개요. PC는 유리와 PMMA와 끊임없이 경쟁합니다. 투명한 것을 만드신다면 이 세 소재 중 하나를 고르게 됩니다. PC는 착색해 유색 유리를 만들 수 있고 불투명 변형도 있습니다.

장점. PC는 PMMA나 유리보다 훨씬 높은 내충격성을 가집니다. 이 소재는 높은 내열성을 가져 150°C 이상에서 작동합니다.

단점. PC는 자외선 아래에서 조금 더 나빠집니다. 오랜 시간 지나면 투명도를 잃습니다. 쉽게 긁히기도 해서 투명 프로토타입은 특수 필름으로 코팅합니다. 음식이나 유기물에는 쓰지 않는 게 좋습니다. 시간이 지나며 유해 증기를 방출할 수 있기 때문입니다.

용도. 투명한 것은 PMMA만큼 PC로도 만들 수 있습니다. 자동차 라이트, 강화 유리 등. 신속 프로토타이핑에 널리 쓰이며 PMMA보다 더 많이 쓰여 PC 프로토타입 제작이 다소 저렴합니다. 정말 높은 강도의 투명 또는 착색 부품 프로토타입을 원하신다면 PC를 보세요.

자, 여기 가장 널리 쓰이는 플라스틱들이 여러분의 선택을 위해 준비되었습니다. 기억하세요, 선택하세요. 강직한가 유연한가. 작동할 조건과 온도를 고려하세요. 인장 분석을 하세요. 마지막으로 투명해야 하는지 결정하세요.

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