깨끗하고 기능적인 사출 성형 디자인의 3가지 핵심 구성요소

사출 성형은 공차가 좋은 동일한 플라스틱 부품의 대량 생산을 위해 널리 사용되는 제조 공정입니다. 이 과정에서 열가소성 플레이크 또는 펠릿이 녹아서 금형에 주입됩니다. 열가소성 재료가 냉각되고 굳으면 이젝터 핀이 완성된 부품을 금형에서 꺼냅니다. 휴대전화 충전기에서 자동차 부품, 레고® 브릭에 이르기까지 사람들이 매일 사용하는 많은 소비자 대상 제품은 사출 성형됩니다.

일단 금형이 제조되면 엔지니어는 매우 낮은 단위당 비용으로 복잡한 부품을 일관되게 재현할 수 있는 수단을 갖게 됩니다. 따라서 금형 제작 공정을 완성하는 것이 중요합니다. 다음은 사출 성형 부품 설계 최적화에 대한 집중 과정과 제품 설계자를 위한 팁 및 요령입니다.

3가지 사출 금형 설계 팁 및 모범 사례

사출 성형 부품은 복잡한 형상을 특징으로 할 수 있으며 제품 설계자에게 상당한 설계 유연성을 제공합니다. 유일한 주의 사항은 제품 팀이 사출 성형의 특정 요구 사항에 따라 부품을 설계해야 한다는 것입니다.

부품이 이미 제조된 후에 설계를 조정하는 것은 매우 어렵습니다. 따라서 제품 설계자는 사출 성형을 위한 플라스틱 부품을 완벽하게 설계하여 도구 설계 문제의 위험을 줄이고 최상의 결과를 얻으며 비용을 절감해야 합니다. 깨끗하고 기능적인 부품을 설계하려면 다음 세 가지 사출 성형 설계 모범 사례로 시작하십시오.

1. 일관된 벽 두께 유지

사출 성형 부품 설계의 첫 번째 규칙은 금형의 두께를 관리하는 것입니다. 불균일한 벽은 열가소성 재료가 냉각될 때 부품이 휘거나 싱크 마크가 발생할 수 있습니다. 권장 벽 두께는 사용된 플라스틱에 따라 다릅니다. 예를 들어, 폴리우레탄(PUR)의 권장 벽 두께는 0.080~0.750인치이며 폴리스티렌(PS)은 0.035~0.150인치의 훨씬 작은 범위입니다. 좋은 경험 법칙은 주어진 금형의 벽 두께를 1.2mm에서 3mm 사이로 유지하는 것입니다.

부품이 다른 두께를 포함하도록 설계된 경우 제품 설계자는 가능한 한 매끄럽게 전환해야 합니다. 이렇게 하면 용융된 플라스틱이 금형 캐비티 내부에서 고르게 흐를 수 있습니다. 두께 차이의 3배인 모따기 또는 필렛이 효과적입니다.

사출 금형 설계의 두꺼운 섹션은 뒤틀림, 가라앉음 및 기타 결함을 유발할 수 있지만 때로는 복잡한 형상에 필요합니다. 제품 설계자는 금형에 더 두꺼운 섹션을 포함시키면서 이러한 섹션을 비워 벽 두께 제한을 준수할 수 있습니다. 부품에 리브를 포함하면 속이 빈 부분이 강화되고 강성이 제공됩니다.

리브 두께는 사용된 열가소성 수지에 따라 다르지만 리브는 항상 주 벽 두께의 2/3 미만이어야 합니다. 리브가 너무 두꺼우면 외부 표면에 싱크마크가 생길 수 있습니다.

2. 설계에 중요하지 않은 언더컷 제거

언더컷은 사출 성형된 부품이 구조적 손상 없이 금형에서 깨끗하게 배출되는 것을 방지하는 기능입니다. 언더컷은 구멍, 중공 또는 정렬이 금형의 분할선에 수직이 아닌 영역과 같은 다양한 형태로 나타날 수 있습니다. 제품 디자이너의 최선의 방법은 언더컷을 완전히 피하는 것입니다. 그들은 항상 사출 금형 설계를 필요 이상으로 비싸고 복잡하며 노동 집약적으로 만듭니다.

그래도 언더컷을 처리하기 위한 몇 가지 디자인 트릭이 있습니다. 언더컷을 고정하는 가장 간단한 방법은 언더컷과 교차하도록 금형의 파팅 라인을 이동하는 것입니다. 그러나 이 팁은 금형 외부에 언더컷이 있는 디자인에만 적용됩니다.

범프 또는 스트리핑 언더컷은 형상과 재료가 사출 중에 금형 위로 확장 및 변형될 수 있을 만큼 충분히 유연한 경우 옵션입니다. 범프는 금형의 지지 구조에서 멀리 떨어져 있어야 하며 리드 각도가 30~45도여야 합니다.

최후의 수단으로 언더컷을 방지하기 위해 금형을 재설계할 수 없을 때 사이드 액션 또는 리프터가 언더컷을 수정할 수 있습니다. 사이드 액션 코어는 금형이 열리고 닫힐 때 몰드 안팎으로 미끄러지는 수직 인서트입니다. 이러한 메커니즘은 비용과 복잡성을 크게 증가시킵니다. 이러한 솔루션을 사용하더라도 디자이너는 언더컷을 완전히 피하고 프로토타이핑 중에 언더컷을 제거해야 합니다.

3. 초안, 초안, 초안

구배 각도는 사출 성형 부품을 금형에서 더 쉽게 배출할 수 있도록 하는 설계 고려 사항입니다. 이것은 필수적이지 않은 설계 기능처럼 들릴 수 있지만 초안은 기능성 사출 성형 부품을 제조하는 데 중요합니다. 드래프트는 출시 시 부품이 손상되는 것을 방지하고, 생산 비용을 낮추고, 생산 일정을 단축하고, 균일한 표면 마감을 보장하고, 기타 다양한 이점을 제공하는 데 도움이 됩니다. 구배 각도가 없으면 제품 팀은 값비싼 금형을 손상시키고 불합격 부품을 대량 생산할 위험이 있습니다.

초안은 설계 프로세스 초기에 고려되어야 합니다. 구배 각도는 벽 두께, 벽 깊이, 재료 및 적용 가능한 수축률, 질감 또는 배출 요구 사항을 포함하여 부품과 관련된 여러 요인에 따라 달라집니다. 최대한 구배 각도를 적용하는 것이 가장 좋습니다. 제품 설계자는 시작하기 위해 캐비티 깊이 인치당 1도의 드래프트를 포함해야 하며 필요에 따라 앞서 언급한 요소를 조정해야 합니다.

드래프트가 부품의 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 것처럼 보이더라도 드래프트가 없는 것보다 항상 드래프트가 있는 것이 좋습니다. 부품은 일반적으로 최소 0.25도의 드래프트로 설계할 수 있지만 가능한 최소 드래프트는 부품의 고유한 형상과 재료에 따라 다릅니다.

디자인 전문가의 도움 받기

이 짧은 목록은 사출 성형 부품에 대한 주요 설계 고려 사항의 표면만을 긁는 것입니다. 제품 팀은 파팅 라인, 게이트 설계, 게이트 위치 등을 포함한 요소도 고려해야 합니다. 비용 효율성, 생산 시간 및 효율성을 위해 부품 설계를 최적화하는 가장 좋은 방법은 설계 프로세스 전반에 걸쳐 중요한 조언을 제공할 수 있는 제조 전문가와 협력하는 것입니다.

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사출 성형에 대한 자세한 내용은 Fast Radius 리소스 센터에서 관련 블로그 기사를 확인하십시오.

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