사출 성형을 위한 설계 팁

사출 성형 공정은 비교적 적은 스크랩 생산량과 높은 반복성을 갖기 때문에 대량 생산에 널리 사용됩니다. 사출 성형 공정의 다양성은 훨씬 더 광범위한 설계 고려 사항을 요구합니다. 대부분의 설계 고려 사항은 제품 요구 사항을 설정한 후 금형에서 이루어집니다.

사출 성형 설계에 영향을 미치는 몇 가지 요소에는 부품 사용 방법(단일 제품 또는 조립용), 치수 및 기계적 요구 사항, 화학 물질 또는 압력과 같은 요소를 견딜 수 있는 능력이 포함됩니다. 사출 성형을 위해 설계할 때 고려해야 할 몇 가지 중요한 팁이 아래에 나와 있습니다.

1. 디자인에 적합한 재료를 신중하게 선택하세요.

다양한 사출 성형 재료는 다양한 특성을 제공합니다. 예를 들어, 일부 사출 성형 재료는 다른 재료보다 치수 안정성이 더 높습니다. 유사하게, 일부는 다른 것보다 접착제와 더 잘 접착됩니다. 재료 설계는 온도, 압력, 생물학적 및 화학적 상호 작용을 고려합니다.

열가소성 수지는 크게 비결정질과 반결정질로 분류할 수 있습니다. 반결정질 열가소성 수지가 더 나은 화학적 및 전기적 저항성을 제공하는 반면, 비결정질 열가소성 수지가 훨씬 더 치수적으로 안정적이고 충격에 더 잘 견딥니다. 재료 선택은 필요한 공차 수준이나 벽 두께와 같은 특정 기능에 영향을 줄 수 있습니다.

	반결정성 수지	무정형 수지
장점	• 베어링, 마모 및 구조 적용에 탁월 • 우수한 내화학성 및 전기 저항 • 더 낮은 마찰 계수	• 접착제로 잘 접착 • 높은 치수 안정성 • 우수한 내충격성
단점	• 접착제로 접착하기 어려움 • 평균 충격 저항	• 피로 및 응력 균열에 대한 낮은 저항

2. 부품 공차 고려

공차는 냉각 과정에서 발생하는 수축의 영향을 받습니다. PLA와 같은 비정질 재료는 일반적으로 PEEK와 같은 반결정질 재료보다 허용 오차가 더 큽니다.

엄격한 허용 오차로 인해 생산 비용이 더 많이 들지만 특히 조립품에 사용되는 경우 부품이 적절하게 맞거나 기능하는 데 필요할 수 있습니다.

설계 단계에서 공급업체에 연락하여 사용하는 공차 표준에 대해 논의하는 것이 좋습니다.

예를 들어 DIN 16901에는 다양한 재료에 대한 참조로 일반 공차 테이블이 포함되어 있습니다. 공급업체가 이 표준을 사용하고 더 엄격한 공차 또는 기타 표준이 필요한 경우 2D 도면을 제공하도록 요청할 것입니다.

3. 올바른 벽 두께 선택

사출 성형 설계에 적합한 벽 두께를 선택하기 위해 고려해야 할 몇 가지 핵심 사항이 있습니다.

• 얇은 벽은 사이클 시간을 단축하고 부품 비용을 낮춥니다. 많은 응용 분야의 경우 1.5-2.5mm의 벽 두께로 충분하지만 다른 재료에 대한 권장 벽 두께를 참조할 수도 있습니다.
• CNC 가공 부품과 달리 플라스틱 사출 성형 부품은 벽 두께가 일정하다는 이점이 있습니다. 한 부분이 다른 부분보다 두꺼운 경우 해당 위치에 싱크 마크가 나타납니다.
• 벽 두께가 균일하지 않으면 벽이 서로 다른 속도로 냉각되고 수축되기 때문에 뒤틀림이 발생합니다. 균일하지 않은 두께가 필요한 경우 두께 변경은 공칭 벽 두께의 15%를 초과해서는 안 되며 고품질 부품을 얻기 위해 항상 매끄럽거나 가늘어지는 전환이 있어야 합니다.

다음은 다양한 재료에 대한 권장 벽 두께입니다.

자료	권장 벽 두께
ABS	1.143mm – 3.556mm
아세탈	0.762mm – 3.048mm
아크릴(PMMA)	0.635mm – 12.7mm
액정 폴리머	0.762mm – 3.048mm
장섬유 강화 플라스틱	1.905mm – 27.94mm
나일론	0.762mm – 2.921mm
PC(폴리카보네이트)	1.016mm – 3.81mm
폴리에스터	0.635mm – 3.175mm
폴리에틸렌(PE)	0.762mm – 5.08mm
폴리페닐렌 설파이드(PSU)	0.508mm – 4.572mm
폴리프로필렌(PP)	0.889mm – 3.81mm
폴리스티렌(PS)	0.889mm – 3.81mm
폴리우레탄	2.032mm – 19.05mm

4. 디자인에 구배 각도 추가

CNC 가공과 같은 많은 재료 제거 프로세스는 수직 벽을 생성할 수 있습니다. 그러나 수직 벽이 있는 사출 성형을 위한 부품 설계를 생성하면 냉각 시 부품이 수축할 때 부품, 특히 코어에서 부품이 고착될 수 있습니다.

부품을 꺼내기 위해 너무 많은 힘이 가해지면 이젝터 핀과 금형이 손상될 위험이 매우 높아집니다. 이 문제를 방지하려면 부품의 벽을 약간 비스듬하게 설계하십시오. 이 경사를 드래프트라고 합니다.

높은 복잡성으로 인해 설계 시 생성되며 일반적으로 부품 설계의 최종 단계에서 드래프트가 추가됩니다. 다른 표면에는 다양한 구배가 필요합니다. 질감이 있는 표면에는 가장 많은 구배가 필요합니다. 사출 성형에서 발견되는 몇 가지 일반적인 표면과 최소 구배 각도는 다음과 같습니다.

• "수직에 가까운" 요구 사항:0.5°
• 가장 일반적인 상황:1 ~ 2°
• 모든 차단 표면:3°
• 밝은 질감의 얼굴:1 ~ 3°
• 중간 질감의 얼굴:5°+

5. 특정 부품에 리브 및 거셋 추가

특정 부품에는 리브가 필요합니다. 리브와 거싯은 부품에 추가적인 강도를 제공하고 뒤틀림, 싱크 및 보이드와 같은 외관상의 결함을 제거하는 데 도움이 됩니다. 이러한 기능은 구조 구성 요소에 필수적입니다. 따라서 강도를 높이기 위해 부품의 두께를 늘리는 것보다 부품에 첨가하는 것이 바람직합니다.

그러나 제대로 설계되지 않으면 수축이 발생할 수 있습니다. 수축은 특정 부품의 냉각 속도가 다른 부품보다 훨씬 빠르면 일부 섹션이 영구적으로 구부러질 때 발생합니다. 리브 두께를 부착되는 벽 두께의 50~60% 사이로 유지하면 뒤틀림을 효과적으로 줄일 수 있습니다.

6. 부품 설계에 반경 및 필렛 추가

가능한 경우 부품에 반경을 적용하면 날카로운 모서리가 제거되어 재료의 흐름과 부품의 구조적 무결성이 향상됩니다. 날카로운 모서리는 용융된 재료가 모서리를 통과하거나 모서리로 흐르기 때문에 부품이 약해집니다. 날카로운 모서리를 피할 수 없는 유일한 장소는 분리 표면 또는 차단 표면입니다.

둥근 모서리는 날카로운 모서리보다 사출 중에 끼일 가능성이 적기 때문에 반경 및 필렛은 또한 부품 사출을 돕습니다. 또한 날카로운 모서리는 실패할 수 있는 응력 지점으로 이어지기 때문에 구조적으로 바람직하지 않습니다. 반경은 모서리에 가해지는 응력을 완화하는 데 도움이 됩니다.

또한 부품에 날카로운 모서리를 포함하면 매우 비싼 제조 기술을 통해서만 얻을 수 있는 날카로운 모서리를 금형에 포함해야 하므로 생산 비용이 기하급수적으로 증가합니다.

내부 반지름은 인접한 벽 두께의 최소 0.5배, 외부 반지름은 크기의 1.5배 이상 추가합니다.

7. 언더컷을 피하고 가능한 경우 슬롯을 제공합니다.

스냅 핏은 언더컷을 통해 얻을 수 있습니다. 두 개의 반쪽으로 구성되고 가장 단순한 디자인인 직선형 금형은 언더컷 기능이 있는 부품을 제조하는 데 적합하지 않습니다. 이는 이러한 금형을 CNC로 가공하는 것이 어렵고 재료가 사출 시 들러붙는 경향이 있기 때문입니다.

언더컷은 일반적으로 측면 코어를 사용하여 생성됩니다. 그러나 사이드 코어는 툴링 비용을 크게 증가시킵니다. 다행히 사이드 코어를 사용하지 않고 언더컷의 기능을 달성하기 위한 몇 가지 설계 팁이 있습니다. 이를 수행하는 한 가지 방법은 대신 슬롯을 도입하는 것입니다.

이를 통과 코어라고도 합니다. 또 다른 방법은 부품의 파팅 라인을 조정하거나 이동하는 것입니다. 이 작업을 수행할 때 그에 따라 구배 각도도 조정하십시오. 파팅 라인을 이동하는 것은 부품 외부에 있는 언더컷에 가장 적합합니다.

범프 오프라고도 하는 스트리핑 언더컷을 사용할 수도 있습니다. 그러나 이 기능은 부품이 금형에서 꺼내는 동안 변형 및 팽창할 만큼 충분히 유연할 때만 사용하십시오.

또한 충분한 여유 공간을 제공합니다. :Bump-offs는 효과적인 배출을 위해 30°~45°의 리드각을 가져야 합니다. 값비싼 사이드 코어에 대한 이러한 모든 대안은 부품의 상당한 재설계를 필요로 합니다. 부품의 기능에 영향을 미칠 가능성으로 인해 부품의 재설계가 불가능한 경우 언더컷을 처리하기 위해 슬라이딩 사이드 액션과 코어를 사용해야 합니다.

이러한 기능은 금형이 닫힐 때 안으로 들어가고 열리면 밖으로 미끄러져 나옵니다. 측면 코어는 수직으로 움직여야 하고 적절한 구배 각도를 가져야 합니다.

8. 측면 벽 또는 리브에 보스 부착

보스는 부품을 조립하거나 장착하기 위한 인서트, 셀프 태핑 나사 또는 핀을 수용하기 위해 플라스틱 부품으로 성형된 원통형 스탠드오프입니다.

보스의 외경(OD)은 셀프 태핑 애플리케이션의 경우 나사 지름의 2.5배여야 합니다.

보스는 독립해서는 안됩니다. 보스는 항상 늑골이나 거싯이 있는 측벽이나 바닥에 부착하십시오. 두께는 부품 외부에 보이는 싱크 마크를 최소화하기 위해 전체 부품 두께의 60%를 초과해서는 안 됩니다.

예를 들어 외벽이 3mm인 부품에는 두께가 1.7mm 이하인 내부 리브가 있어야 합니다.

9. 게이팅:표시가 없어야 하는 부품의 시각적으로 중요한 표면을 강조 표시합니다.

사출 성형을 사용하여 부품을 적절하게 설계하고 제조하려면 제조업체가 처음부터 외관 측면에서 요구 사항이 무엇인지 이해하는 것이 중요합니다.

도구 제작자가 고려해야 할 한 가지 핵심 사항은 게이트 위치입니다. 게이트는 용융된 재료가 금형으로 들어가는 입구 섹션입니다. 도구 제작자는 게이트 유형을 선택하고 전략적으로 배치하여 잠재적인 품질 문제를 최소화해야 합니다.

또한 게이트는 미묘하더라도 게이트 흔적이나 부품이 게이트되었다는 시각적 표시를 남깁니다.

그렇기 때문에 공급업체에 미적 및 기능적 요구 사항을 알리고 게이트를 열지 말아야 할 위치를 정의하는 것이 좋습니다.

사출 성형을 위한 부품을 설계하고 Xometry로 공급

Xometry Europe에서는 플라스틱, 합성 고무, 실리콘 고무, 엘라스토머와 같은 30가지 이상의 재료로 사출 성형 서비스를 제공합니다. 견적 엔진으로 이동하여 모델을 업로드하고 부품 기본 설정을 선택하면 24시간 견적을 받을 수 있습니다.