진공 성형:정의 및 작동 원리

진공 성형은 낮은 제조 비용, 성형 비용 절감, 고품질 제조의 높은 효율성 등의 이점을 제공하는 열성형 공정입니다. 제약 블리스 터 팩과 같은 소형 부품부터 대형 자동차 부품까지 진공 성형은 다양한 산업 분야에서 사용됩니다.

그러나 프로세스를 둘러싼 몇 가지 복잡한 문제가 있으므로 선택하기 전에 프로세스를 이해해야 합니다. 이 기사에서는 프로세스, 호환 가능한 재료 및 기계, 응용 분야에 대해 설명합니다.

진공 성형은 기계를 사용하여 플라스틱 폴리머를 금형 위로 당기기 전에 유연해질 때까지 가열하는 플라스틱 제조 공정입니다. 이는 플라스틱 부품의 소량 생산에 있어 중요한 공정입니다.

이 공정은 차이점에도 불구하고 열가소성 수지 및 열경화성 재료와 호환됩니다. 그러므로 어떤 것을 사용하는 것은 그 속성을 적절히 이해한 후에만 이루어져야 합니다. 그럼에도 불구하고 대부분의 제조업체는 재활용 가능성 때문에 열가소성 수지를 선호합니다.

진공 성형은 어떻게 이루어지나요?

진공 성형은 아래에 설명된 5가지 주요 단계를 포함하는 간단한 제조 공정입니다.

1단계:진공 성형 금형 제작

제조업체는 주조 알루미늄, 목재, 구조용 폼 또는 3D 프린팅 플라스틱을 사용하여 진공 몰드를 만듭니다. 각 재료에는 고유한 장점과 한계가 있습니다. 예를 들어, 3D 프린팅된 플라스틱은 만들기가 더 쉽고 금형에서 더 복잡한 디자인을 만들 수 있습니다. 반면, 강도가 중요한 요소인 경우에는 알루미늄이 적절한 선택이 될 수 있습니다.

대부분의 경우 금형에는 수천 개의 통풍구가 있습니다. 이 구멍은 성형시 공기가 갇히는 것을 방지하기 위해 갇힌 공기가 들어가는 통로입니다. 또한 최종 제품의 냉각 시간을 줄이려면 금형이 열을 전도할 수 있어야 합니다. 우레탄 진공 주조와 마찬가지로 플라스틱 진공 성형 공정이 시작되기 전에 금형을 예열하는 것이 중요합니다.

2단계:클램핑 프로세스

금형을 기계에 넣은 후 플라스틱 시트를 기계에 올바르게 놓습니다. 클램프는 성형 공정 전반에 걸쳐 플라스틱을 고정할 수 있을 만큼 강해야 합니다. 그 강도는 기계에 따라 다릅니다. 대부분의 클램프는 6~10mm 두께의 재료를 고정할 수 있습니다.

3단계:가열 과정

여기에는 히터를 사용하여 유리 전이 온도 이하에서 플라스틱 시트를 녹이는 작업이 포함됩니다. 히터에는 기능을 수행하기 위한 복사원이 함께 제공되며, 가열 시간은 사용하는 플라스틱 유형에 따라 다릅니다.

참고:플라스틱 시트 전체에 고르게 열을 가하는 것이 중요합니다.

4단계:진공청소 과정

압축 공기를 사용하여 가열된 플라스틱 시트를 늘린 후 진공을 가하여 금형 표면에 펴서 분포시킵니다. 진공청소기는 플라스틱 시트가 금형의 모양을 갖추면서 갇힌 공기를 제거합니다.

냉각이 충분하지 않으면 최종 부품이 변형될 수 있으므로 부품을 충분히 식힐 필요가 있습니다.

5단계:다듬기 및 마무리

트리밍에는 과도한 플라스틱 재료를 잘라내는 작업이 포함됩니다. 크기와 질감에 따라 손칼이나 띠톱으로 다듬을 수 있습니다. 또한 진공 성형 제품을 완성하려면 추가 구멍이나 기타 디자인이 필요할 수 있습니다.

이러한 이유로 제조업체에서는 정밀하고 정확한 구멍과 형상을 만들기 위해 드릴링, 롤러 절단, CNC 가공 등을 사용합니다. 또한 진공 금속화와 같은 후처리 공정을 사용하여 부품의 품질과 외관을 개선할 수 있습니다.

진공성형기의 종류

제조 공정에 사용되는 모든 기계에는 고유한 품질과 기능이 있습니다. 결과적으로, 사용 가능한 다양한 기계를 이해해야 합니다. 주요 유형은 다음과 같습니다.

산업용 진공성형기

이 기계 유형은 큰 공간을 차지하며 상업용 제조에 가장 적합합니다. 또한 복잡한 형상과 디자인의 부품도 생산할 수 있습니다. 이 등급에 속하는 기계의 중요한 특징은 설계자가 생산 주기를 중단하지 않고 현재 매개변수를 수정할 수 있다는 것입니다.

중형진공성형기

제조업체는 이 등급의 기계를 사용하여 프로토타입 제작 및 소규모 생산을 위한 중소형 플라스틱 부품을 제조합니다. 중형 진공 성형 기계의 경우 반자동 기능으로 인해 공정에 대한 자율성이 더 높습니다.

탁상형 진공성형기

이 기계 클래스는 휴대 가능하고 사용하기 쉬우며 개인 성형 응용 분야에 맞게 설계되었습니다. 탁상형 진공 성형 기계는 두께가 6mm를 초과하지 않는 재료에 가장 적합합니다.

DIY 진공성형기

이것은 어린이와 청소년을 위한 완벽한 교육 도구입니다. 수동으로 조작되며 간단한 기능이 있는 부품에만 사용할 수 있습니다.

진공성형용 소재

제조 공정과 호환되는 여러 가지 재료가 있습니다. 예를 들어 폴리카보네이트는 인장 강도가 높아 구조 부품에 적용할 수 있습니다. 프로세스에 필요한 일반적인 자료는 다음과 같습니다:

• 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS)
• 폴리카보네이트(PC)
• 폴리프로필렌(PP)
• 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)
• 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(PETG)
• 폴리염화비닐(PVC)
• 고충격 폴리스티렌(HIPS)
• 아크릴(PMMA)
• 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)

진공성형의 장점

제조업체에서는 다음과 같은 이점 때문에 진공 성형을 사용합니다.

1. 비용 효율적

진공 성형은 소량 생산을 위한 가장 저렴한 플라스틱 가공 방법입니다. 이는 프로토타입 제작 및 진공 성형 금형 제작 비용 손실과 관련이 있습니다. 제조업체는 저렴하고 쉽게 접근할 수 있는 재료를 사용하여 금형을 제작하므로 금형 비용이 저렴합니다. 또한, 유사한 부품을 만들 때 금형을 재사용할 수 있습니다.

2. 처리 시간

기존 가공 방법에 비해 툴링 금형 제작 시간이 짧고, 금형을 3D 프린팅하는 경우 더욱 단축됩니다. 진공 성형을 사용하면 제조를 위한 설계 작성부터 실제 생산까지의 시간이 짧습니다. 이를 통해 생산 효율성이 향상되고 제품 출시 시간이 단축됩니다.

3. 디자인 유연성 및 다양성

하나의 금형이 동일한 디자인의 부품을 생산하더라도 설계자는 이러한 금형을 자신의 필요에 더 잘 맞게 수정할 수 있습니다. 상당한 비용이나 지연 없이 새로운 아이디어를 실험하고 프로토타입을 만들 수 있으므로 창의성이 향상됩니다. 또한 진공 성형은 더 많은 색상 옵션과 사용자 정의를 제공합니다. 이를 통해 제조업체는 합리적인 가격에 독특한 디자인과 맞춤형 부품을 만들 수 있습니다.

4. 정확성과 정확성

플라스틱 진공 성형은 정확한 제조 공정입니다. 최종 부품은 금형의 정확한 모양을 취하므로 동일한 금형을 사용할 때 배치마다 모양과 크기의 일관성이 유지됩니다. 정확성과 정밀도는 다른 부품에 꼭 맞아야 하는 구성요소에 매우 중요합니다. 결과적으로 부품 조립에 적용 가능합니다.

5. 호환성

진공 성형은 대부분의 플라스틱 재료와 호환됩니다. 예를 들어 제조업체는 식품 포장에 적용할 수 있는 투명 부품과 반투명 부품을 모두 생산할 수 있습니다. 이 공정과 호환되는 일반적인 재료로는 폴리카보네이트, 프로필렌, 고밀도 폴리에틸렌 등이 있습니다.

6. 친환경

진공 성형 공정은 폐기물을 거의 또는 전혀 생성하지 않으므로 환경에 해를 끼치지 않습니다. 또한 잉여 플라스틱 재료를 쉽게 재활용하여 향후 생산에 사용할 수 있습니다.

진공성형의 단점

진공 성형에는 많은 이점이 있지만 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다:

단순성

맞춤형 부품을 만들 수 있지만 금형은 너무 많은 세부 사항만 생성하므로 진공 성형은 세부 수준이 높은 부품에는 효과적이지 않을 수 있습니다. 따라서 모양은 단순해야 하고, 디자인은 단순해야 합니다.

대규모 생산에는 적합하지 않음

진공 성형 공정에는 한 번에 하나의 부품을 생산하는 과정이 포함되므로 소량 생산에 적합합니다. 다만, 대규모 제작에는 시간이 많이 걸릴 수 있습니다.

뒤틀림 위험

진공 성형은 벽이 얇은 플라스틱에 적합합니다. 벽이 두꺼울수록 플라스틱이 뒤틀릴 위험이 높아집니다. 이를 방지하려면 플라스틱 시트를 늘려 벽 두께를 줄여야 합니다.

지속적인 결함

비용 절감을 위해 진공 성형 금형을 재사용하는 경우에는 한계가 있을 수 있습니다. 금형이 손상되면 최종 제품이 심각하게 손상되고 이로 인해 제품 리콜 및 손실이 발생할 수 있기 때문입니다.

진공성형의 응용

진공 성형 공정은 산업 전반에 걸쳐 많은 제품을 제조하는 데 사용됩니다. 일반적인 응용 프로그램은 다음과 같습니다:

자동차 및 교통

플라스틱 진공성형은 부품에 대한 상세한 설계가 가능하고 소형 및 대형 자동차 부품에 모두 호환되므로 자동차 부품을 생산하는 저렴한 방법입니다. 그 외에도 플라스틱 소재를 매우 얇은 시트로 늘려 부품 무게를 줄이고 연비를 높였습니다.

자동차 부품 제조업체에서는 진공 성형을 사용하여 유리창 블랭크, 범퍼, 트레이, 내부 패널, 스페어 휠 커버 등을 생산합니다.

식품 포장

진공 성형은 식품 등급 플라스틱을 쉽게 성형할 수 있기 때문에 식품 포장 산업에 적용 가능합니다. 폴리카보네이트와 마찬가지로 이 플라스틱 등급은 쉽게 살균할 수 있고 오염을 방지하며 식품 손상을 줄이고 신선도를 유지하기 때문입니다.

소비재

소비재 제조에 사용되는 진공 성형 제품의 목록은 끝이 없습니다. 진공 성형은 가볍고 내구성이 뛰어나며 심미성이 요구되는 부품에 이상적이기 때문입니다. 예로는 어린이용 장난감, 욕조 및 샤워 트레이, 보관 상자 등이 있습니다.

맞춤형 부품 및 특수 효과

여러 산업 분야의 제조업체에서는 진공 성형을 사용하여 고유한 부품을 맞춤화하며, 이는 특수 효과를 위한 디자인과 속성을 추가하는 데 중요합니다. 진공 성형을 사용하면 부품에 복잡한 로고와 기호를 추가할 수 있습니다.

진공성형, 열성형, 압력성형의 차이점은 무엇인가요?

열성형은 플라스틱 시트로 3D 부품을 제조하는 것을 의미하는 포괄적인 용어입니다. 진공 성형과 압력 성형은 열성형의 두 가지 주요 유형입니다. 차이점은 성형 원리, 유형, 사용되는 금형 수에 있습니다.

원칙

압력 성형에는 성형된 플라스틱 위에 다른 금형을 배치하기 전에 가열된 플라스틱 시트를 한 금형에 밀어넣기 위해 압력을 가하는 공기를 사용하는 작업이 포함됩니다. 반면, 진공 성형에서는 진공 압력을 사용하여 따뜻한 플라스틱을 금형 위나 안으로 끌어당깁니다.

금형 종류 및 수량

열성형에는 수형(볼록한 모양)과 암형(오목한 모양)을 사용하는 두 가지 유형의 금형이 있습니다. 수 금형을 사용하는 경우 플라스틱 시트가 부품 내부에 맞도록 그 위에 배치됩니다. 암금형을 사용하면 열가소성 시트 주위에 꼭 맞고 외부 치수를 정확하게 형성합니다.

일반적으로 단일 금형과 진공 압력을 사용하여 부품에 원하는 모양을 부여하는 진공 성형에서는 수형 또는 암형 금형을 사용할 수 있습니다.

압력 성형은 다르게 작동합니다. 하나의 금형 주위를 흡입하는 대신 가열된 플라스틱 시트가 두 금형 사이에 압착됩니다. 이는 양면의 정확한 모양이 필요한 플라스틱 부품을 제작하거나 딥 드로잉이 필요한 경우에 유용합니다.

결론

진공 성형은 반복 가능한 플라스틱 부품을 경제적으로 만드는 가장 간단한 방법입니다. 진공 압력과 열을 사용하여 작동합니다. 제조업체에서는 기능과 미적 측면을 향상시키기 위해 이러한 진공 성형을 다른 제조 공정과 결합하는 경우가 많습니다.

작업의 성공 여부를 결정하는 진공 성형에는 여러 가지 측면이 있습니다. 예를 들어, 최고의 금형과 재료를 선택합니다. 결과적으로, 이 기사에서는 진공 성형의 일부를 논의했습니다. WayKen의 엔지니어와 디자이너는 프로토타입 제작부터 전체 생산 실행에 이르기까지 소량 부품 생산 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

또한 당사는 ISO 인증을 받은 쾌속 프로토타이핑 제조업체로서 리드 타임을 단축하고 경쟁력 있는 가격으로 서비스를 제공하여 귀사의 이익을 증대시킵니다. 도움이 필요한 프로젝트가 있나요? 지금 바로 문의해 주세요.

FAQ

진공 성형이 올바른 선택이 아닌 경우는 언제인가요?

진공 성형은 많은 이점을 제공하지만 생산하려는 부품의 디자인과 기능이 매우 복잡하고, 의도한 제품의 규모가 크고, 제품 출시 시간이 짧은 경우에는 이 공정이 가장 적합하지 않을 수 있습니다. 이러한 상황에서는 다른 적절한 대안을 고려해보세요.

진공 성형 시 어떤 문제가 발생할 수 있나요?

다른 제조 공정과 마찬가지로 부품을 성형할 때 몇 가지 예방 조치를 취하는 것이 중요합니다. 최종 부품의 뒤틀림, 벽 두께 불균일 등의 결함이 발생할 수 있습니다. 이러한 결함은 부품의 기능에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 공기압 및 기타 매개변수를 조정하여 이를 방지해야 합니다.

진공 주조와 진공 성형은 같은 것인가요?

둘 다의 원칙은 동일할 수 있지만 차이가 있습니다. 진공 주조에서는 출발 물질이 액체 수지인 반면, 진공 성형에서는 고체 플라스틱 시트입니다.