소개: 사출 성형은 어디에나 있습니다. 실제로 오늘날 전 세계 대부분의 플라스틱 제품은 다음을 사용하여 만들어집니다. 사출 성형. 대규모 생산에는 적합하지만, 기존의 CNC 가공 금속 금형은 비용이 많이 들고 소량 생산에는 제작 시간이 오래 걸립니다.

프로토타입을 제작하거나 소량 생산(예: 10~1000개 부품)을 하는 경우 3D 프린팅 사출 금형은 시간과 비용을 절약할 수 있는 좋은 방법입니다. 또한 제조 공정을 보다 유연하게 운영할 수 있습니다. 금형 설계를 테스트하고, 쉽게 변경하고, 기존 CNC 가공보다 훨씬 빠르고 저렴하게 설계를 반복할 수 있습니다.

광조형 3D 프린터로 맞춤형 금형을 만드는 것은 쉽고 편리하며 3D 프린팅과 기존 성형 기술의 장점을 결합할 수 있습니다.이 가이드에서는 DIY 사출 성형 방법을 보여주고 사내에서 플라스틱 사출 성형에 3D 프린팅 금형을 사용하는 데 필요한 모든 도구와 팁을 제공합니다.

DIY 사출 성형에는 무엇이 필요합니까?

고성능 데스크탑 SLA 3D 프린터

데스크톱 SLA 3D 프린터는 날카로운 피처와 매끄러운 표면 마감으로 금형을 제작할 수 있는 고성능 기계로 고품질 부품을 제작할 수 있습니다. SLA 3D 프린터는 플라스틱 몰드 제작 외에도 다양한 용도로 사용할 수 있습니다. 프로토타입 제작이나 제품 개발 시 필요한 다른 작업에도 유용하게 사용할 수 있습니다.

가격: SLA 프린터는 열가소성 재료로 시제품을 제작할 때 FDM(용융 증착 모델링) 및 HP 나일론 멀티젯 퓨전(MJF) 프린터보다 비싸지만 우수한 디테일을 제공합니다.

인쇄 크기: 소비자용 3D 프린터는 작은 부품과 소량의 배치를 만들기 위해 만들어졌습니다. 대형 3D 프린터의 미니 버전과 비슷합니다. 평균 출력 크기는 보통 145 x 145 x 175mm의 중간 크기입니다.

자료: 프린터는 작지만 많은 재료를 사용할 수 있습니다. 투명, 고체, 치과용, 유연한 부품용 레진이 있습니다. 데스크톱 3D 프린팅에 가장 많이 사용되는 재료는 폴리카보네이트(PC), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 탄성 폴리우레탄(EPU) 수지입니다. 시중에는 더 저렴한 재료도 많이 있습니다. 500ml에 약 15유로 정도입니다.

해상도: 데스크톱 3D 프린터의 해상도는 일반적으로 약 25~200미크론의 레이어 두께로 가격대에 비해 꽤 괜찮은 편입니다. 하지만 여러 번 사용하면 해상도가 떨어질 수 있습니다.

무게: 데스크탑 레진 SLA 프린터는 무게가 10kg 미만이며 휴대성이 뛰어납니다.

3D 프린팅 재료

사출 성형 과정에서 금형의 온도와 압력을 견딜 수 있는 3D 프린팅 소재입니다. 주요 재료는 다음과 같습니다:

리지드 10K 레진은 유리 함량이 높은 초강력 소재로서 다양한 형상과 사출 성형 공정을 처리할 수 있습니다. 218°C @ 0.45MPa의 HDT와 10,000MPa의 인장 계수를 가지고 있어 강하고 매우 단단하며 열을 견딜 수 있습니다.

고온 수지는 열변형 온도가 238°C @ 0.45MPa이며 사출 성형에 적합합니다. 깨지기 쉽지만 성형 온도가 높고 냉각 시간이 짧은 소재에 권장됩니다.

그레이 프로 레진은 고온 레진이나 경질 레진보다 열전도율이 낮기 때문에 냉각하는 데 시간이 오래 걸리지만, 더 부드럽고 수백 번의 마모에도 견딜 수 있습니다.

데스크톱 사출 성형기.

데스크톱 사출 성형은 플라스틱을 포함한 다양한 재료를 영구적으로 성형하기 위해 다양한 생산 주기에서 일반적으로 사용되는 기계 공정입니다. 이 페이지에서는 사출 성형이 무엇인지, 사출 성형이 일반적으로 사용되는 분야, 플라스틱 부품 및 물체 생산, 금형 생산 및 플라스틱 재료의 정밀 성형에 대해 알아봅니다.

제조업체에서 사용하는 사출 성형기에는 여러 가지 유형이 있습니다. 주로 사용되는 기계 유형은 유압, 전기 및 하이브리드(전기와 유압의 조합) 동력이지만 데스크톱 사출 성형기는 일반적으로 전기 동력입니다.

데스크톱 사출 성형기는 용융된 재료(일반적으로 플라스틱 또는 금속)를 재료를 밀어 넣을 수 있는 캐비티와 부품을 최종 모양으로 성형하고 고정하는 고정구가 포함된 금형에 강제로 주입하도록 설계되었습니다. 하나의 기계에서 금형은 단일 캐비티 또는 다중 캐비티일 수 있으며, 이는 한 공정에서 하나 이상의 제품만 만들 수 있음을 의미합니다.

또한 다중 캐비티 몰드에는 동일하거나 고유한 캐비티가 포함될 수 있으므로 생성되는 제품은 동일하거나 개별적일 수 있습니다. 각 금형은 수명 기간 동안 백만 개 이상의 부품을 만들 수 있도록 설계되었으므로 견고하고 공차가 적어야 합니다.

데스크톱 사용 여부 사출 성형 기계가 유용한지는 사용 사례와 사용자의 필요에 따라 달라집니다. 홈 DIY 애호가나 소규모 스튜디오의 경우 복잡한 부품과 모델을 저렴하고 빠르고 쉽게 만들 수 있는 방법을 제공할 수 있습니다.

단계별 DIY 사출 성형

CAD에서 금형 설계

먼저 몰드 인서트를 디자인할 CAD 소프트웨어 도구를 선택합니다. 기본 몰드 프레임워크의 캐비티 도면을 사용하여 나만의 몰드 인서트를 설계할 수 있습니다.

코어의 두 반쪽과 만들고자 하는 3D 디자인을 CAD 도구로 가져옵니다.

Blender에서 씬 탐색기의 눈 아이콘을 사용하여 몰드의 절반을 차단합니다. 작업 공간을 원하는 대로 설정했으면 오브젝트 메뉴에서 몰드의 양쪽 절반을 "와이어" 그리기 유형으로 설정합니다.

이제 금형을 배치할 수 있습니다. 사출 과정에서 물체가 용융된 플라스틱의 입구와 완전히 교차하는지 확인합니다. 직교 모드를 사용하면 원근과 직교 보기를 전환하여 이 작업을 더 쉽게 수행할 수 있습니다.

현재 몰드 코어를 숨긴 다음 다른 쪽을 숨기기를 해제합니다. 이 과정을 반복하여 오브젝트가 코어의 다른 절반의 입구와 완전히 교차하는지 확인합니다. 개체가 정렬되면 블렌더의 부울 차이 기능을 사용하여 교차하는 두 개체의 면적을 뺄 수 있습니다.

개체의 앞쪽 절반을 선택한 다음 수정자 메뉴에서 부울 옵션을 선택합니다. 자르려는 개체를 선택하고 '차이' 연산자가 선택되어 있는지 확인합니다. 연산자를 적용하고 다른 쪽에도 동일하게 수행합니다.

이제 몰드를 인쇄할 준비가 되었습니다. 블렌더 내보내기에서 '선택 전용' 상자를 선택하여 각 반쪽을 내보냅니다.

3D 프린팅 금형

금형을 3D 프린팅하려면 사출 성형 과정에서 금형의 온도와 압력을 견딜 수 있는 소재를 선택해야 합니다.

금형 제작 과정에서 알루미늄 금형 프레임과 강철 금형을 결합하고 드릴 프레스를 사용하여 금형 반쪽을 가공하여 액체 수지의 기포를 효과적으로 제거합니다.

자체 테스트와 고객 사례 연구를 바탕으로 가장 인기 있는 3D 프린팅 레진 목록을 정리했습니다.

광경화 수지: 광경화 레진은 3D 프린팅에서 가장 인기 있는 레진 유형 중 하나입니다. 자외선으로 빠르게 경화되는 방식으로 작동합니다. 이 레진은 빠르게 경화되며 디테일 성능이 뛰어납니다. 광경화성 레진은 디테일한 모델, 예술품, 고품질 기계 부품을 제작하는 데 적합합니다.

복합 수지: 복합 레진은 두 가지 이상의 레진 재료를 혼합하여 만듭니다. 이 수지의 강도와 경도를 다양한 비율로 조절할 수 있으므로 부드러운 것부터 단단한 것까지 모든 것을 만들 수 있습니다. 복합 수지는 내화학성 및 내열성도 우수합니다.

실리콘 수지: 실리콘 수지는 고강도, 고경도, 고온 안정성, 우수한 기계적 특성을 가진 고성능 수지 소재입니다. 이 수지는 또한 내후성과 기밀성이 우수하여 고급 자동차 부품 및 항공 우주 분야의 부품을 만드는 데 자주 사용됩니다.

열가소성 수지: 열가소성 수지는 고온에서 소성 변형이 가능한 수지 소재입니다. 이 수지는 내열성과 내식성이 우수하고 가공이 가능합니다.

감광성 수지는 빛을 사용하여 수지를 굳히는 3D 프린터로 물건을 만드는 데 사용하는 재료입니다. 빛을 비추면 고체로 변하는 액체입니다. 여러 가지 화학 물질로 만들어지지만 주요 화학 물질은 폴리머, 광개시제, 희석제입니다.

3D 프린터에 사용할 수 있는 감광성 레진은 일반 레진, 경질 레진, 매몰 주조 레진, 연질 레진, 탄성 레진, 고온 레진, 생체 적합성 레진, 세라믹 레진, 일광 레진 등 9가지 종류가 있습니다.

Formlabs 3D 프린터용 프린트 준비 소프트웨어인 PreForm에서 프린트를 설정하는 데 몇 초 밖에 걸리지 않습니다. 금형 디자인에 프린팅을 위한 지지 구조가 필요한 경우, 캐비티가 위를 향하도록 PreForm에서 금형의 절반을 배치해야 합니다. 이렇게 하면 후처리가 더 쉬워지고 성형 부품에 고품질의 표면을 얻을 수 있습니다.

형상과 크기에 따라 빌드 플랫폼에서 여러 개의 금형을 한 번에 인쇄하여 보다 효율적으로 인쇄할 수 있습니다.

사출 성형 플라스틱 부품

이제 금형을 설계하고 3D 프린팅했으니 데스크톱 플라스틱 사출 성형기로 부품을 사출 성형할 수 있습니다.

사출 성형에 사용할 수 있는 다양한 재료가 있습니다. 다음은 가장 일반적인 사출 성형 재료 중 일부입니다.

아크릴; 폴리(메틸 메타크릴레이트)라고도 하는 아크릴은 가볍고 기계적 강도가 좋으며 투명하고 투명한 열가소성 소재입니다. 연성은 없지만 잘 깨지지 않습니다.

ABS; ABS는 가장 널리 알려진 사출 성형 재료 중 하나입니다. 강도와 인성, 내충격성, 산, 염기, 오일에 대한 내화학성이 우수합니다. 완전히 불투명하며 다양한 색상으로 사출 성형할 수 있습니다. 무엇보다도 이 목록의 다른 플라스틱 사출 성형 재료에 비해 매우 저렴합니다.

나일론; 나일론은 훌륭한 소재입니다. 견고하고 열을 잘 견디며 마찰과 마모 특성이 우수합니다. 나일론은 천연 소재이지만 실험실에서 만들 수도 있습니다. 실험실에서 만든 것은 사출 성형에 적합합니다. 또한 진동을 잘 흡수하기 때문에 소음을 막는 물건을 만드는 데 좋습니다.

PC; PC는 매우 견고하고 칩에 강하며 충격에 강합니다. 투명합니다. 또한 넓은 온도 범위에서 기계적 특성과 외관을 유지하는 뛰어난 품질을 자랑합니다. 따라서 고온 환경에서도 잘 작동합니다.

POM; POM은 매우 정밀해야 하는 작업에 적합합니다. 뻣뻣하고 단단하기 때문에 모양이 잘 변하지 않습니다. 또한 미끄럽고 부드러워서 서로 많이 마찰하는 물건에 좋습니다. 또한 매우 추운 온도에도 견딜 수 있습니다.

PP; PP는 우리 주변, 특히 식품 용기의 형태로 주방 캐비닛에서 흔히 볼 수 있습니다. 플라스틱 사출 성형에 사용하도록 FDA에서 승인한 가장 일반적인 플라스틱 중 하나입니다. 단단하고 내열성, 내화학성이 뛰어나며 여러 번 재활용할 수 있습니다. 이러한 특성 덕분에 작업하기 쉽습니다.

PS; PS는 몇 안 되는 부서지기 쉬운 사출 성형 재료 중 하나입니다. 특히 가볍고 습기 및 화학 반응에 강하며 금형에서 식을 때 균일하게 수축하기 때문에 가정용 플라스틱 사출 성형에 매우 적합합니다.

PE; PE는 밀도가 다른 세 가지 주요 카테고리인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 나뉩니다. 일반적으로 PE 등급은 연성이 있고 충격 강도와 크리프 저항성이 우수합니다(변형 없이 장시간 기계적 하중을 견딜 수 있음). 또한 화학 반응에도 강합니다.

TPE ; TPE는 다른 사출 성형 플라스틱과 고무가 혼합된 소재이기 때문입니다. 두 가지 장점을 결합한 소재입니다. 유연하고, 많이 늘어날 수 있으며, 강하고, 재활용이 가능합니다. 게다가 가장 좋은 점은 대부분의 고무 대체재에 비해 저렴하다는 점입니다.

TPU ; TPU는 폴리우레탄 성분에 매우 바람직한 특성을 가진 또 다른 고무-플라스틱 혼합 소재입니다. 매우 단단하고 압축 강도, 내마모성, 내화학성이 매우 우수합니다. 또한 이러한 특성은 극한의 온도에서도 크게 변하지 않습니다.

선택하기 전에 무엇을 하고 싶은지, 기계가 무엇을 할 수 있는지 생각해 보세요. 그런 다음 기계의 지침에 따라 부품을 만드세요.

사출하는 소재에 따라 부품이 금형에 밀착되어 있으면 부품을 꺼낼 때 금형이 열화될 수 있으며, 특히 TPU나 TPE와 같은 유연한 소재의 경우 더욱 그렇습니다. 몰드 이형제를 사용하면 부품을 몰드에서 분리하는 데 도움이 됩니다. 실리콘 몰드 이형제는 Formlabs 그레이 프로 레진, 고온 레진 및 리지드 10K 레진과 함께 사용할 수 있습니다.

DIY 사출 성형을 시도하는 디자이너를 위한 팁

금형을 디자인할 때는 인쇄가 가능한지, 성형이 가능한지 고려하세요.

정확한 DIY 방법 사출 성형 는 필요한 디자인과 부피에 따라 다르지만, 이러한 팁과 요령은 성공률을 높이는 데 도움이 됩니다. 완성된 부품에서 인쇄 선의 가시성을 줄이려면 플라스틱 몰드에 더 작은 층 높이(기본값 100 대신 층당 50 또는 25마이크론)를 사용하여 인쇄합니다. 이렇게 하면 인쇄 시간이 늘어날 수 있다는 점에 유의하세요.

당기는 방향에 수직인 표면에 2~5도의 구배를 추가하면 부품을 쉽게 꺼낼 수 있고 금형이 손상되는 것을 방지할 수 있습니다. 분할된 면을 고운 사포로 사포질하여 플래시를 제거할 수 있습니다. 수조를 사용하면 부품을 더 빨리 식히고 뒤틀림을 방지할 수 있습니다. 엠보싱 및 각인된 디테일은 표면에서 최소 1mm 이상 떨어져 있어야 합니다.

알루미늄 프레임을 디자인하는 경우 양식 뒷면에 0.125mm의 추가 두께를 추가하여 압축을 만들고 완벽한 밀봉을 보장합니다.

결론

사람들은 종종 3D 프린팅과 사출 성형이 마치 천적 관계인 것처럼 이야기하지만, 항상 이분법적으로 선택할 수 있는 것은 아닙니다. 부품에 직접 3D 프린팅을 하거나 3D 프린팅 금형을 사용하여 사출 성형하는 프로토타이핑 및 소량 생산은 기업이 더 빠르고 비용 효율적이며 적은 위험으로 시장에 출시할 수 있도록 도와주는 훌륭한 방법이 될 수 있습니다.