사출 성형 설계를 생산 준비 상태로: 종합 체크리스트

사출 성형은 저렴한 단가로 동일 파트의 대량 생산을 가능하게 합니다. 이 공정은 가압 노즐을 통해 용융 소재를 내구성 있는 금속 몰드에 주입하고, 소재가 굳으면 파트를 배출하고 반복하는 것을 포함합니다. 물병, 플라스틱 장난감, 전자 하우징 등 다양한 일상 용품이 사출 성형으로 만들어집니다. 열가소성 수지와 열경화성 수지가 사출 성형에 가장 일반적으로 사용되는 소재지만, 금속도 사출 성형될 수 있습니다.

사출 성형으로 파트를 만들 때 최종 제품의 품질과 기능성에 영향을 미치는 여러 변수를 고려해야 합니다. 사출 성형 파트가 실패할 수 있는 방법은 많습니다(플로우 라인, 싱크 마크, 휨 포함). 하지만 몇 가지 핵심 설계 원칙을 따르면 대부분의 문제를 피할 수 있습니다.

Fast Radius에서는 매일 고객의 사출 성형 파트와 협력합니다. 엔지니어들은 종종 효과적으로 제작되기 전에 조정이 필요한 훌륭한 파트 설계를 가지고 옵니다. 우리의 제조 가능 설계(DFM) 전문가들은 수천 개의 파트 설계를 평가하고 조정했으며, 그들이 보는 가장 일반적인 문제들을 식별하고 정리했습니다. 이러한 일반적인 설계 오류를 수정하면 비용이 많이 드는 실수를 방지하고 설계 수정 시간을 크게 절약할 수 있습니다.

파트 설계를 사출 성형에 제출하기 전에 이 설계 규칙 목록과 대조해 보세요:

적절한 드래프트 앵글 사용하기

1.5~2도의 드래프트는 일반적으로 대부분의 파트에 안전한 최소값입니다.

드래프트 앵글은 인발 방향과 정렬된 사출 성형 파트 표면에 추가되는 완만한 테이퍼를 말하며, 마찰이나 흡입에 의한 손상 없이 파트가 몰드에서 제거되도록 허용합니다.

파트에 필요한 드래프트 앵글은 벽 두께, 파트 소재의 수축률, 인발 깊이, 파트가 후생산 중 표면 마감이나 텍스처링을 요구할지 여부 등 몇 가지 요인에 따라 달라집니다. 평균 드래프트는 파트 깊이의 추가 인치마다 1도씩 증가해야 하지만, 1.5~2도의 드래프트는 일반적으로 대부분의 파트에 안전한 최소값입니다.

가능하면 균일한 벽 두께 유지하기

가능하면 사출 성형 구성 요소는 전체 파트 전체에 걸쳐 균일한 벽 두께를 가져야 합니다. 벽 두께의 변동은 주입된 소재가 다른 속도로 냉각되게 하여 싱크 마크, 보이드, 휨을 유발할 수 있습니다.

일반적으로 1.2mm~3mm 사이의 벽 두께가 이상적입니다(소재에 따라 약간의 변동 예상). 벽 두께는 거의 항상 5mm 이하로 유지되어야 합니다. 더 두꺼운 벽은 생산 사이클 시간을 증가시키고 파트의 기계적 특성에도 부정적인 영향을 미칠 수 있기 때문입니다.

파트에 벽 두께 변동이 필요하면 섹션 간 전환을 가능한 한 점진적으로 만들어야 합니다. 파트 설계에 챔퍼(경사진 모서리나 에지)나 필렛(둥근 모서리나 에지)을 통합하여 용융 플라스틱 샷이 몰드를 완전히 채우고, 철저하고 균일하게 냉각되며, 휨이나 불균일한 수축을 방지하도록 할 수 있습니다.

일반적인 규칙으로, 서로 다른 벽 두께 섹션 간의 전환 길이는 벽 두께 변화의 3배여야 합니다(예: 벽 두께가 1mm 감소하면 전환은 3mm에 걸쳐 발생해야 함).

언더컷 피하기

언더컷은 단일 방향 인발로 손상 없이 파트가 몰드에서 배출되는 것을 방지하는 함몰되거나 오버행하는 표면 또는 특징(나사산, 홈, 스냅핏 등)입니다. 특징을 인발 라인과 평행하게 정렬하거나 몰드 설계에 액션을 통합함으로써 언더컷을 피할 수 있습니다.

날카로운 에지와 모서리 둥글게 하기

가능하면 설계자와 엔지니어는 날카로운 에지와 모서리 대신 둥근 특징을 선택해야 합니다. 에지는 채우기 위해 추가 압력을 요구하여 샷이 몰드로 효율적이고 균일하게 흐르는 것을 더 어렵게 만듭니다. 날카로운 에지는 배출 시 몰드에 달라붙는 경향이 있어 파트 손상과 결함 위험을 증가시킵니다. 내부 및 외부 모서리에 라디우스를 적용하면 이 두 문제를 모두 피할 수 있습니다.

파트 벽이 바닥과 만나는 내부 모서리는 인접 벽 두께의 최소 50% 반경을 가져야 합니다. 파트 벽 상단의 외부 모서리는 인접 벽의 150% 반경을 가져야 플라스틱이 더 효율적이고 효과적으로 흐를 수 있습니다. 이는 잔류 응력과 균열을 최소화하는 데도 도움이 됩니다.

파트 내 모든 수직 특징의 베이스(보스, 리브, 스냅핏 등)도 둥글어야 합니다. 보스 반경은 인접 벽의 25%여야 하며, 최소 반경 0.015인치(0.381mm)입니다.

파팅 라인 전략적으로 배치하기

몰드의 두 반쪽이 만나는 곳에 물리적 자국인 파팅 라인이 나타납니다. 많은 경우 파팅 라인은 쉽게 보이고 느낄 수 있지만, 단순한 미적 문제 이상입니다. 파팅 라인의 배치는 몰드가 어떻게 열리는지(따라서 파트 특징에 드래프트를 추가해야 할 방향)를 결정하며, 몰드 툴링 비용과 필요한 후처리 모두에 영향을 미칠 수 있습니다.

파팅 라인을 평평한 표면이 아닌 에지를 따라 배치하면 파트 외관과 기능을 종종 개선할 수 있습니다. 이는 심을 숨기고 플래시(몰드가 만나는 주변의 과도한 재료) 발생 가능성을 줄이는 데 도움이 됩니다.

이젝터 핀 배치 고려하기

제대로 작동하려면 이젝터 핀은 핀 이동 방향에 수직으로 배치된 평평한 표면 또는 패드가 필요합니다. 핀의 배치와 개수는 파트 모양, 드래프트 앵글, 측벽 텍스처, 벽 깊이(이 모든 것이 파트가 몰드 벽에 달라붙는 방식에 영향)에 의해 결정되어야 합니다.

소재 선택도 핀의 배치나 크기에 반영되어야 합니다. 끈적한 수지는 배출을 위해 더 많은 힘을 필요로 합니다. 마찬가지로 부드러운 플라스틱은 배출 힘을 효과적으로 분산하고 파트 손상을 피하기 위해 더 많은 핀이나 더 넓은 핀이 필요할 것입니다.

서포트 리브 크기 최적화하기

리브는 두 파트 벽이 90도 각도에서 만나는 상황이나 특정 섹션의 길이가 섹션의 벽 두께로 인해 약해지는 상황에서 파트 벽을 강화하는 데 자주 사용됩니다.

더 두꺼운 리브가 반드시 더 큰 지지를 의미하는 것은 아닙니다. 사실 너무 두꺼운 리브는 종종 싱크 마크를 유발합니다. 서포트 리브의 베이스 두께는 인접 벽 두께의 최대 2/3이어야 합니다.

몰드 벽 두께 인지하기

몰드 벽 두께는 또 다른 중요한 고려 사항이며, 주로 파트 특징 간 거리에 의해 결정됩니다. 리브와 보스 같은 수직 특징이 서로, 파트 벽, 또는 얇은 영역에 너무 가깝지 않은지 확인하세요. 이는 냉각 공정을 복잡하게 만듭니다.

몰드 벽 두께는 툴링 비용에도 영향을 미칠 수 있습니다. 대부분의 사출 몰드는 CNC 가공으로 만들어지며 몰드 내 더 얇은 금속 벽은 제대로 툴링하기 더 어렵습니다. 더 얇은 벽은 더 짧은 몰드 수명 주기로 이어집니다.

최소 허용 몰드 벽 두께는 파트 소재의 물리적, 기계적 특성에 의해 결정되지만, 파트 특징 간 3mm 간격은 일반적으로 허용 가능합니다.

사출 성형 파트 효율적이고 효과적으로 설계하기

설계 실수는 비쌉니다. 설계 오류를 수정하기 위해 툴을 재가공하면 제품 팀이 몇 주 뒤로 밀리고 수천 달러가 들 수 있습니다. 좋은 제조 파트너는 DFM으로 비용이 많이 드는 수정을 피하도록 도울 수 있지만, 그 과정도 타임라인을 늘립니다. 이 가이드의 문제들을 제출 전에 설계에 대해 확인하면 더 나은 파트를 더 빨리 얻을 수 있습니다.

사출 성형에서 잘못될 수 있는 것들이 많으므로, 파트를 제대로 만들 신뢰할 수 있는 파트너를 찾아야 합니다. Fast Radius에서는 여러분을 위해 일을 더 쉽게 만들고, 여러분 프로젝트의 성공에 투자합니다. 오늘 문의하여 다음 사출 성형 프로젝트를 시작하세요.

소재 선택부터 단일 캐비티와 멀티 캐비티 몰드의 차이, COVID-19 확산 방지를 위한 페이스 마스크 제조에 이 공정을 어떻게 활용했는지까지 사출 성형에 대해 더 알아보려면 Fast Radius 학습 센터를 방문하세요.

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