3D 프린팅은 더 빠르고 비용 효율적인 금형 생산을 가능하게 함으로써 사출 성형 산업을 변화시키고 있습니다. 이 프로세스를 통해 복잡한 금형의 프로토타입을 신속하게 제작할 수 있어 제조 리드 타임과 비용을 절감할 수 있습니다.

사출 금형용 3D 프린팅은 더 빠른 프로토타입 제작, 비용 절감, 복잡한 형상 제작 기능을 제공합니다. 자동차, 가전제품, 의료 기기 등의 산업에서 일반적으로 사용됩니다. 기존 방식에 비해 빠른 처리 시간, 신속한 디자인 테스트 기능, 낮은 초기 투자 비용 등의 이점이 있습니다.

3D 프린팅은 다양한 이점을 제공하지만, 금형 제작에 이 기술을 사용할 때의 한계와 고려 사항을 이해하는 것이 중요합니다. 3D 프린팅 금형이 내구성과 생산 확장성 측면에서 기존 금형과 어떻게 비교되는지 살펴보세요.

3D 프린팅 사출 금형용 부품을 설계하는 방법은?

3D 프린팅 사출 금형용 부품을 설계하려면 구배 각도, 벽 두께, 부품 형상과 같은 특징에 집중하여 금형을 원활하게 채우고 쉽게 제거할 수 있도록 합니다. 3D 프린팅의 유연성을 활용하여 복잡한 형상을 만들고 기존 툴링 비용을 절감할 수 있습니다. 중요한 고려 사항에는 재료 선택과 프린트 방향이 포함되어 있어 취약한 부분을 피할 수 있습니다.

3D 프린팅이란 무엇인가요?

적층 제조 기술이라고도 하는 3D 프린팅은 3차원 CAD 모델 파일을 기반으로 분말, 필라멘트, 시트 등의 재료를 사용하여 적층 제조 및 층별 중첩 기술을 통해 3차원 물체를 제작하는 방식입니다.

3D 프린팅용 부품을 만드는 데 사용되는 재료는 무엇인가요?

금형을 금속 프레임에 장착하고 사출 성형할 준비를 합니다. 금형을 만들려면 먼저 생산하려는 부품의 3D 모델이 있어야 합니다. 부품은 사출 성형의 원칙을 준수하면서 CAD(컴퓨터 지원 설계) 소프트웨어를 사용하여 설계됩니다.

CAD 소프트웨어는 디자인 그래픽을 만들고 편집하는 데 사용되는 컴퓨터 기술 애플리케이션입니다. 기계, 건축, 가정용 가구, 섬유 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. CAD 소프트웨어의 주요 기능은 평면 도면을 포함하여 사용자가 선, 원, 타원, 다각형, 스플라인과 같은 기본적인 그래픽 요소를 생성할 수 있게 해줍니다.

이러한 프로그램은 직교, 물체 스냅, 극 추적과 같은 그리기 보조 기능도 제공합니다. CAD 소프트웨어는 2D 제도와 복잡한 렌더링뿐만 아니라 설계 문서화 및 기본적인 3D 설계에도 적합합니다.

CAD는 2차원 도면과 기본 3차원 설계 모두에 능숙한 자동화된 컴퓨터 지원 설계 소프트웨어입니다. 사용자는 프로그래밍 지식 없이도 도면을 생성할 수 있어 토목 건설, 장식, 산업 등 다양한 분야에서 전 세계적으로 널리 활용되고 있습니다. 도면, 엔지니어링 도면, 전자 산업, 의류 가공 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다.

주요 CAD 기능은 평면 그리기, 보조 그리기 도구, 그래픽 편집, 치수 측정, 레이어 관리, 3차원 그리기 기능으로 구성됩니다. 또한 CAD 소프트웨어는 개체의 이동, 복사, 회전, 배열, 늘이기, 늘이기, 다듬기, 크기 조정 등의 작업을 위한 강력한 그래픽 편집 기능을 제공합니다. 특정 CAD 애플리케이션은 평면 참조, 복잡한 그래픽 생성, 모델 라이브러리 사용, 도시 계획, 정원 디자인, 전자 제품, 패션 디자인 및 기타 다양한 산업에서 중요한 역할을 하는 정밀한 드로잉에 중점을 두고 있습니다.

어떤 종류의 몰드를 디자인할까요?

시계 스트랩을 예로 들면, 몰드 디자인은 뛰어난 품질과 뛰어난 해상도로 유명한 50미크론 고온 레진 V2를 사용합니다. 최적의 이형을 보장하려면 표준 이형 스프레이를 층당 40~50회 분사합니다.

50미크론의 정밀한 층 높이로 프린팅하면 분사 효과가 향상되어 매우 매끄러운 표면 마감을 얻을 수 있어 금형에서 부품을 쉽게 제거할 수 있습니다. 3D 프린팅된 금형은 추가 냉각이 필요하지 않으며 사출 재료와 프린팅 레진 사이에 부작용의 징후가 없습니다.

어떤 종류의 인쇄 재료를 선택해야 하나요?

가장 적합한 인쇄 재료는 프로젝트의 특정 요구 사항에 따라 다릅니다. 3D 인쇄의 경우 사용하기 쉬운 PLA가 이상적이며, 강도가 높은 ABS가 적합합니다. 전통적인 인쇄의 경우 용지 품질과 잉크 유형은 내구성과 인쇄 품질에 필수적입니다. 내열성, 유연성, 친환경성 등의 요소를 고려하여 선택하세요.

3D 프린팅 기술의 지속적인 발전으로 3D 프린팅 재료의 성능이 지속적으로 향상되어 생산된 3D 프린팅 제품의 기능이 향상되고 있습니다. 최종 사용 도구(최종 부품)를 제조하는 데 3D 프린팅을 사용하는 것이 점점 더 보편화되고 있습니다.

3D 프린팅 재료의 요구 사항은 무엇인가요? 3D 프린팅 기술의 발전은 소재의 발전에 크게 좌우됩니다. 오늘날에는 특정 3D 프린팅 기술에 맞는 다양한 유형의 3D 프린팅 재료가 있습니다.

예를 들어, 필라멘트는 다음에서 활용됩니다. FDM 인쇄 기술¹. 현재 가장 널리 사용되는 필라멘트의 직경은 1.75mm이며, 일부는 3mm 직경도 사용 가능하며, 일반적인 필라멘트에는 PLA, ABS, TPU 등이 있습니다. 액체 소모품은 광경화 기술, 일반적으로 감광성 수지에 사용됩니다.

분말 소모품은 종종 SLS 기술을 사용하여 인쇄됩니다. 가장 일반적인 것은 PA12, PA11, PA-GF 등과 같은 나일론입니다. 금속 3D 프린팅용 소모품은 대부분 분말 형태이며, SLM과 EBM 기술이 가장 일반적입니다. 최근에는 FDM 기술을 이용한 금속 3D 프린팅도 등장했습니다.

하지만 이 유형의 금속 3D 필라멘트는 100% 금속 필라멘트가 아니라 플라스틱 베이스에 금속 입자가 고르게 배열된 필라멘트이기 때문에 모델 프린팅 완료 후 플라스틱 성분을 제거하는 탈지 및 소결 등의 전문적인 후처리를 거쳐야 금속 프린트를 얻을 수 있습니다. 이 과정을 흔히 간접 금속 3D 프린팅이라고 합니다.

사출 금형 제조에 적합한 3D 프린팅 소재는 다음과 같은 특성을 가져야 합니다.

높은 디테일 표현: 사출 금형에는 높은 치수 정확도와 매끄러운 표면이 필요합니다. 정밀도가 높은 금형에서 똑같이 높은 정밀도의 부품을 생산할 수 있습니다.

높은 내열성: 높은 열변형 온도(HDT)는 사출 공정 중에 금형이 고장 나지 않도록 할 뿐만 아니라 공정을 더욱 정밀하게 제어할 수 있도록 하는 데 매우 중요합니다.

높은 강성: 금형은 여러 번의 실행에 걸쳐 우수한 치수 정확도를 유지하고 재료 주입 중 변형 없이 고압을 견뎌야 합니다.

주요 3D 프린팅 프로세스는 무엇인가요?

3D 프린팅은 플라스틱이나 금속과 같은 재료를 겹겹이 쌓아 디지털 모델에서 직접 물체를 만드는 것입니다. 주요 단계는 모델 설계, 프린터 준비, 레이어별로 물체를 제작하는 것입니다. 일반적인 방법으로는 FDM(용융 증착 모델링), SLA(광조형), SLS(선택적 레이저 소결) 등이 있습니다. 이 기술은 신속한 프로토타이핑, 소량 생산 시 비용 절감, 복잡한 형상 제작 등의 이점을 제공합니다.

평면인 기존 프린터와 달리 3D 프린터는 입체적이며 제어 부품, 기계 부품, 프린트 헤드, 소모품 및 미디어로 구성됩니다. 원리는 무엇인가요? 컴퓨터에서 3차원 이미지를 디자인한 후 플라스틱이나 기타 재료를 사용하여 한 층씩 인쇄합니다. 평면의 연속적인 반복이 입체 이미지가 됩니다. 다음은 3D 프린팅의 주요 과정입니다.

모델링

디지털 모델 생성은 3D 프린팅 프로세스의 첫 번째 단계입니다. 디지털 모델을 생성하는 가장 일반적인 방법은 CAD(컴퓨터 지원 설계 소프트웨어)를 사용하는 것입니다. 3D 프린팅과 호환되는 수많은 무료 및 전문 CAD 프로그램이 있습니다. 가장 중요한 단계는 모델링 소프트웨어의 핵심 부분인 CAD 또는 CG 모델을 만드는 것입니다.

모델 파티션

3D 모델링을 위해 컴퓨터를 사용한 후에는 단계별 인쇄를 위해 프린터로 디자인을 가져 오기 전에 디자인을 분할하고 레이어를 만들어야 합니다. 이 과정에서 일반적으로 사용되는 파일 형식은 STL과 PLY입니다. 풀컬러 인쇄가 필요한 경우 일반적으로 고해상도 기능이 있는 PLY를 선호합니다.

데이터 가져오기

모델 디자인이 완료되면 USB 플래시 드라이브 또는 데이터 케이블을 사용하여 3D 프린터에 입력하기만 하면 됩니다. 그런 다음 인쇄 설정을 구성합니다. 설정이 완료되면 3D 프린터를 시작하고 인쇄 프로세스를 시작합니다. 일련의 복잡한 단계를 거쳐 고급 재료 응용 분야를 포함한 제조 공정에서 즉시 활용하기에 적합한 세심하게 제작된 모델 모음이 만들어집니다.

사출 성형 및 테스트 모델 준비란 무엇인가요?

사출 성형 준비에는 정확한 CAD 모델을 만들고, 올바른 재료를 선택하고, 금형이 올바르게 설계되고 테스트되었는지 확인하는 작업이 포함됩니다. 주요 측면에는 사출 성형 공정 시뮬레이션, 시험 가동, 온도, 압력 및 속도와 같은 매개변수 조정이 포함됩니다. 이러한 단계를 통해 잠재적인 문제를 조기에 파악하여 결함을 줄이고 생산 효율성을 높일 수 있습니다.

사출 성형이란 무엇인가요?

사출 성형은 플라스틱 업계에서 널리 사용되는 제조 공정입니다. 기본적으로 용융된 플라스틱을 금형 캐비티에 주입하여 냉각 및 경화시킨 다음 금형을 열어 플라스틱 조각을 제거합니다.

테스트 모델이란 무엇인가요?

3D 모델이라고도 하는 테스트 모델은 3D 프린터 또는 재료의 다양한 인쇄 특성을 평가하기 위해 특별히 고안되었습니다. 일반적인 3D 프린터 테스트 모델에는 다기능 조립 보드인 3D벤치, XYZ 큐브, 항온 타워, PolyPearl, 정확도 테스트, 레벨링 테스트, 기울기 각도, 6면 브리지 및 조합 키트 등이 있습니다.

이 중 가장 대표적인 것은 3D 프린팅 테스트에 특화된 모델이자 가장 널리 사용되는 테스트 모델로 유명한 3DBenchy입니다. 3D 프린팅 기능을 평가하기 위한 모든 필수 요소를 포함하고 있습니다. 예를 들어, 선체가 매끄러운 곡면으로 되어 있어 지지대 없이 매달린 곡면 프린팅을 테스트할 수 있습니다.

이 모델은 양쪽이 완벽하게 대칭을 이루고 있어 X-Y 축의 정확도를 평가하고 변형을 식별하는 데 용이합니다. 또한 우주선의 복잡한 텍스트는 프린터의 인쇄 해상도를 측정하는 데 도움이 되며, 둥근 굴뚝과 창문은 인쇄된 원의 정확도를 테스트하는 데 이상적입니다.

성형 후 주요 처리 과정은 무엇인가요?

성형 후 처리에는 트리밍, 표면 마감, 도장 및 조립과 같은 공정이 포함됩니다. 이러한 단계는 부품의 표면 품질을 개선하고 여분의 재료를 제거하며 특정 설계 요구 사항에 맞는지 확인하는 데 도움이 됩니다. 자동차, 전자, 의료 기기 제조와 같은 산업에서 일반적인 처리가 사용됩니다.

서포트를 제거한 후에는 일반적으로 와이어 절단, 톱질 등을 사용하여 공작물을 베이스 플레이트에서 분리해야 합니다. 와이어 절단 분리는 시간이 오래 걸리며 이 분리 방법은 비교적 완만하고 공작물의 변형을 일으키지 않기 때문에 많은 지지대와 얇은 벽의 지지 조인트가 있는 공작물을 분리하는 데 주로 사용됩니다. 공작물이 작거나 지지대가 적거나 지지대 연결이 견고한 구조인 경우 분리 시간을 절약하기 위해 치즐을 사용하여 공작물을 직접 제거할 수도 있습니다.

3D 프린팅이 완료되면 프린팅된 공작물을 파우더에 담급니다. 부품을 픽업할 때는 먼저 소결로 인해 발생한 폐기물을 제거하여 폐기물이 파우더를 오염시키는 것을 방지한 다음 작업대를 들어 올리고 가공 창고에서 예비 파우더 세척을 수행합니다. 브러시를 사용하여 공작물 표면에 부착된 소결되지 않은 파우더를 파우더 회수 탱크로 쓸어내어 재활용하고 마지막으로 공작물과 기판을 함께 꺼냅니다.

파우더 청소

이 파우더 청소 방법은 주로 금형의 냉각 채널을 대상으로 합니다. 브러시를 사용하여 파우더를 직접 청소하거나 진공 청소기나 헤어 드라이어와 같은 보조 장비를 사용하여 냉각 채널 내에 갇힌 파우더를 제거할 수 있습니다. 냉각 채널의 구성은 직경, 채널 곡률 반경 등과 같은 요소를 포함하여 파우더 청소의 복잡성에 큰 영향을 미칩니다.

샌드 블라스팅

샌드블라스팅은 압축 공기를 사용하여 연마재(구리광석, 석영 모래, 에머리, 철모래, 하이난 모래 등)를 가공이 필요한 공작물 표면에 분사하는 고속 제트 빔을 분사하는 작업입니다. 이 프로세스는 공작물의 외관이나 모양을 개선하여 특정 성능 수정을 유도하는 것을 목표로 합니다.

선택적 레이저 용융(SLM) 공정의 다른 기술적 장점으로는 복잡하고 불규칙한 구조의 공작물을 성형할 수 있다는 점이 있습니다. 사출 금형에는 내부 냉각 채널과 보스 및 오목한 구멍과 같은 다양한 외부 구조 요소가 있습니다.

현재 SLM 공정으로 생산되는 공작물의 표면 거칠기가 상대적으로 크고 정확도 제어가 복잡하다는 문제가 있습니다.

그 결과, 플라스틱 성형, 특히 표면 마감과 정밀 사양이 높은 부품에 SLM 성형 금형을 직접 적용하는 것은 아직 완전히 개발되지 않았습니다. 따라서 필요한 금형 정확도, 표면 품질 및 기타 사양을 달성하기 위해서는 후속 가공에 추가적인 전통적인 가공 방법이 필요합니다.

3D 프린팅 기술의 주요 원리는 무엇인가요?

3D 프린팅은 디지털 파일에서 레이어별로 물체를 생성하여 신속한 프로토타이핑과 주문형 생산을 가능하게 합니다. 주요 원리에는 재료 압출, 선택적 레이저 소결, 광중합이 포함됩니다. 일반적으로 항공우주, 의료, 자동차 및 소비재 분야에서 사용됩니다. 주요 이점으로는 재료 낭비 감소, 빠른 디자인 반복, 생산 비용 절감 등이 있습니다. 실제로 3D 프린팅 기술의 원리는 주로 다음과 같은 측면을 포함합니다:

광경화 성형

광경화 성형의 작동 원리는 주로 레이저 또는 기타 열에 민감한 재료를 광원으로 비추는 방식을 사용합니다. 이 기술은 현재 가장 집중적으로 연구되고 가장 빠르게 성장하는 기술 중 하나입니다. 주로 비교적 복잡한 구조와 높은 정밀도를 가진 부품 생산에 사용됩니다.

용융 증착 래피드 프로토타이핑

용융 증착 래피드 프로토타이핑의 영역에서는 일반적으로 용융 필라멘트 제작(FFF)이라고 합니다. 이 공정은 열가소성 필라멘트를 가열하고 녹인 다음 노즐을 통해 압출한 후 원하는 모양으로 응고하는 과정을 거칩니다. 이러한 반복적인 재료 레이어링은 최종 제품의 구조적 무결성과 품질을 보장하는 데 매우 중요합니다. FFF는 효율성과 광범위한 채택으로 인해 3D 프린팅 영역에서 가장 널리 사용되는 기술입니다.

3차원 파우더 본딩

3차원 파우더 본딩의 주요 원리는 작업자가 특정 노즐을 효과적으로 활용하여 지정된 영역에 접착제를 분사하는 것입니다. 이 프로세스를 통해 파우더를 다른 재료와 접착할 수 있으므로 보다 정교한 단면 모양을 만들 수 있습니다. 성공적인 구현을 위해서는 반복성이 매우 중요하므로 생산성을 향상시킬 수 있습니다. 이 기술은 일반적으로 3D 프린팅 기술 영역에서 활용됩니다.

결론

제품 디자이너, 기업가, 교육자들은 다양한 산업 분야에서 부품을 복제하기 위해 금형 제작을 활용합니다. 사출 성형은 이러한 부품을 대량으로 제조하는 데 일반적으로 사용되는 다용도 공정으로 두드러집니다.

대량 사출 성형²는 비용 효과적이고 효율적이며 반복 가능하며 최고 수준의 부품을 생산할 수 있는 것으로 입증되었습니다. 그럼에도 불구하고 소량 배치의 경우 일반적인 금형 금속으로 금형을 제작하는 데 드는 비용과 시간 때문에 많은 기업이 이 정도 규모의 사출 성형에 접근하는 데 어려움을 겪고 있습니다.

요약하면 사출 금형 제작에 3D 프린팅을 활용하려면 부품 설계, 금형 제작, 프린팅 재료 선택, 금형 3D 프린팅, 사출 성형 준비, 모델 테스트 및 사출 성형 부품 후처리하기³.

우리나라의 과학 기술이 지속적으로 발전함에 따라 다음과 같은 전문 지식이 필요합니다. 3D 프린팅⁴ 기술이 크게 발전했습니다. 이 기술은 주로 실험실, 기업, 가정 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다.

3D 기술을 사용하여 곡면을 처리하는 기능은 기존의 성형 및 가공 기술을 능가하는 이점을 제공합니다. 현재 금형 산업에 3D 기술이 통합되면서 우리나라의 제조 표준이 눈에 띄게 향상되었습니다.