**사출 성형(IM)**은 툴링에 상당한 초기 투자가 필요하지만 단위당 비용이 낮아 대량 생산(일반적으로 500~1,000개 이상)에 가장 비용 효율적인 솔루션입니다. **컴퓨터 수치 제어(CNC) 가공**은 설정 비용이 거의 들지 않지만 기계 시간과 재료 낭비로 인해 단위당 비용이 높기 때문에 프로토타이핑 및 소량 생산에 이상적입니다. 선택은 툴링 상각비가 단가 절감을 능가하는 '손익분기점'을 찾는 데 달려 있습니다.
정의
- 사출 성형(IM): 용융된 재료(일반적으로 열가소성 수지)를 맞춤형 금속 금형에 고압으로 주입하는 조형 제조 공정입니다. 대량 생산의 표준입니다.
- 컴퓨터 수치 제어(CNC) 가공: 컴퓨터로 제어되는 절삭 공구가 단단한 블록(스톡)에서 재료를 제거하여 최종 부품의 형태를 만드는 감산 제조 공정입니다.
- 손익분기점: 사출 성형의 총 비용(툴링 + 단가 × 수량)이 CNC 가공의 총 비용(단가 × 수량)과 같아지는 생산 수량입니다.
사출 성형은 생산량이 손익분기점을 넘어서면서 CNC 가공보다 비용 효율성이 높아집니다.True
몰딩은 초기 툴링 비용이 높지만 사이클 타임과 단가가 낮기 때문에 대량 생산 시 부품당 총 프로젝트 비용이 크게 감소합니다.
CNC 가공은 플라스틱 부품을 생산할 때 사출 성형보다 항상 더 비쌉니다.False
소량(1~100개 부품) 또는 프로토타입의 경우 사출 성형에 필요한 고가의 금형 제작 비용을 피할 수 있으므로 CNC가 더 저렴합니다.
주요 비용 동인 및 매개변수
다음 표는 두 프로세스의 비용에 영향을 미치는 주요 경제 및 기술 변수를 비교한 것입니다.
| 매개변수 | 사출 성형(IM) | CNC 가공 |
|---|---|---|
| 선불 비용(NRE) | 금형 설계 및 제작용 높음($3,000 - $100,000+) | CAM 프로그래밍 및 픽스처용 로우($0 - $500) |
| 단가 | 낮음($0.10 - $10.00) | 높음($5.00 - $200.00+) |
| 주기 시간 | 초(일반적으로 15초~60초) | 분에서 시간으로 |
| 재료 낭비 | 낮음(러너는 종종 재연마/재활용될 수 있음) | 높음(감산 공정으로 칩/스와프 생성) |
| 허용 오차 표준 | DIN 16742 / ISO 20457(느슨한) | ISO 2768(더 엄격해짐) |
| 확장 비용 | 선형(볼륨에 따라 비용이 급격히 감소) | 상수(단위당 비용이 높게 유지됨) |
| 표면 마감 | 매끄러운/질감(몰드 광택으로 정의) | 보이는 도구 표시(후처리 필요) |
장점과 단점
사출 성형
| 장점 | 단점 |
|---|---|
| 규모의 경제: 대규모 실행을 위한 매우 낮은 단가. | 높은 진입 장벽: 금형은 비용이 많이 들고 제작하는 데 몇 주가 걸립니다. |
| 반복성: 편차를 최소화한 수백만 개의 동일한 부품. | 디자인 제한 사항: 드래프트 각도, 균일한 벽 두께가 필요합니다. |
| 머티리얼 옵션: 다양한 폴리머와 첨가제를 사용할 수 있습니다. | 수정 난이도: 강철 몰드를 교체하는 것은 비용이 많이 들고 느립니다. |
| 복잡한 지오메트리: 슬라이더/리프터로 복잡한 모양을 만들 수 있습니다. | 초기 리드 타임: T1 샘플은 2~8주 정도 소요될 수 있습니다. |
CNC 가공
| 장점 | 단점 |
|---|---|
| 속도: 부품은 24-48시간 내에 제작할 수 있습니다. | 높은 가변 비용: 기계 시간은 비싸고 선형적입니다. |
| 정확성: 우수한 허용 오차(±0.01mm가 표준). | 지오메트리 제한: 언더컷이나 깊은 내부 포켓을 쉽게 가공할 수 없습니다. |
| 자유로운 디자인: 드래프트 앵글이 필요 없고 균일한 벽이 필요하지 않습니다. | 재료 낭비: 최종 파트 볼륨뿐만 아니라 블록에 대한 비용을 지불합니다. |
| 힘: 부품은 등방성(모든 방향에서 균일한 강도)입니다. | 도구 마모: 커터는 오래 사용할수록 성능이 저하되어 표면 마감에 영향을 미칩니다. |
CNC 가공 부품은 일반적으로 등방성 구조 특성을 갖습니다.True
CNC 부품은 단단한 압출 또는 주조 블록에서 절단되기 때문에 일반적으로 흐름선이 있는 성형 부품과 달리 재료 특성이 모든 방향에서 균일합니다.
CNC 가공과 사출 성형 모두에 수정 없이 동일한 3D CAD 파일을 사용할 수 있습니다.False
사출 성형에는 CNC에는 필요하지 않은 구배 각도 및 일관된 벽 두께와 같은 특정 제조용 설계(DFM) 기능이 필요합니다.
애플리케이션 시나리오: 언제 사용해야 할까요?
CNC 가공 시기를 선택합니다:
- 볼륨이 낮습니다: 생산량은 100~300대 미만입니다.
- 속도가 중요합니다: 1~3일 이내에 기능 부품을 준비해야 합니다.
- 디자인은 유동적입니다: CAD 파일 변경은 무료이지만 금형 변경은 무료가 아니므로 설계는 계속 반복됩니다.
- 엄격한 허용 오차: 이 부품은 수축하기 쉬운 플라스틱으로는 고정할 수 없는 정밀한 피팅(예: H7 피팅)이 필요합니다.
- 높은 벽 두께: 이 부품에는 성형 시 싱크 자국이 생길 수 있는 두꺼운 솔리드 섹션이 필요합니다.
사출 성형 시기를 선택합니다:
- 볼륨이 높습니다: 생산량은 연간 500~1,000대를 초과합니다.
- 부품당 비용이 중요합니다: 목표 BOM(자재 명세서) 비용은 엄격합니다.
- 복잡한 표면 마감: 특정 텍스처(예: VDI 3400) 또는 고광택 마감은 기본적으로 필요합니다.
- 몰딩 삽입: 이 과정에서 금속 인서트 또는 나사산 황동 피팅을 캡슐화해야 합니다.
- 경량화: 이 디자인은 얇은 벽과 리브를 활용하여 무게 대비 강도를 효율적으로 높였습니다.
단계별 프로세스: 손익분기점 계산하기
사출 성형이 CNC보다 저렴해지는 정확한 시점을 확인하려면 다음 계산 워크플로우를 따르세요:
-
견적 받기:
- 확정 견적 받기 금형(툴링) 비용 [T(im)] 및 성형 유닛 비용 [U(im)].
- 견적 받기 CNC 유닛 비용 [U(cnc)] (설정은 일반적으로 단가 또는 최소 비용으로 상각됩니다).
-
공식을 적용합니다:
손익분기점 수량(Q)은 총 비용이 일치하는 지점입니다.
T(im) + [U(im)×Q] = U(cnc)×QQ를 해결합니다:
Q = T(im)/[U(cnc)- U(im)] -
결과 분석하기:
- 필요한 볼륨이 Q 미만인 경우 CNC.
- 필요한 볼륨이 Q를 초과하는 경우 사출 성형.
-
리드 타임을 고려하세요:
- 손익분기점이 400대이지만 필요한 경우 다음 주의 경우 4주 정도의 툴링 리드 타임으로 인해 성형 비용 절감 효과는 거의 없습니다.
사출 성형으로 툴에서 직접 복잡한 표면 텍스처를 통합할 수 있습니다.True
몰드 캐비티를 화학적으로 에칭하거나 EDM 텍스처링하여 모든 부품에 특정 마감(예: 가죽 그레인 또는 무광택)을 자동으로 적용할 수 있습니다.
CNC 가공은 사출 성형보다 재료 낭비가 적습니다.False
CNC는 빼기 방식으로 원시 블록의 상당 부분을 스크랩 칩으로 만드는 반면, 사출 성형은 필요한 곳에만 재료를 추가하고 러너를 재활용하는 경우가 많습니다.
FAQ: 사출 성형과 CNC 비용 비교
1. CNC와 사출 성형의 일반적인 손익분기점은 얼마인가요?
부품의 복잡성에 따라 다르지만 일반적으로 손익분기점은 다음 사이에 해당합니다. 200 및 500 단위. 간단한 부품의 경우 CNC가 더 오래 저렴하게 유지됩니다. CNC 가공에 몇 시간이 걸리는 복잡한 부품의 경우 성형 비용이 더 빨리 저렴해집니다(보통 100단위 내외). 확인 ZetarMold의 비용 가이드1 현재 시장 평균을 확인합니다.
2. CNC 가공이 단위당 더 비싼 이유는 무엇인가요?
CNC 비용은 다음에 의해 결정됩니다. 기계 시간. 부품을 가공하는 데 30분이 걸리는 경우 기계 작동 30분과 인건비 및 간접비에 대한 비용을 지불합니다. 모든 부품. 사출 성형은 동일한 부품을 30초 안에 만들 수 있습니다.
3. CNC 대신 "소프트 몰드"로 프로토타이핑할 수 있나요?
예. 알루미늄 툴링(래피드 툴링)이 그 간극을 메워줍니다. 강철 생산 금형보다 저렴하고 빠르지만(1~2주) 대량 생산 전 테스트를 위한 실제 금형 부품을 제공합니다.
4. 허용 오차 요구 사항은 비용에 어떤 영향을 미치나요?
공차가 엄격하면 두 가지 모두 비용이 증가하지만 성형에서는 기하급수적으로 증가합니다. CNC는 당연히 ±0.05mm를 유지합니다. 성형에서 이를 달성하려면 고정밀 금형과 과학적인 공정 제어가 필요하므로 NRE(비반복 엔지니어링) 비용이 증가합니다. 참조 ISO 2768 표준2 를 입력합니다.
5. CNC 또는 몰딩의 재료 비용이 더 높은가요?
CNC 재료 비용은 초기 블록 크기(스톡)에 대한 비용을 지불하고 제거된 재료는 종종 저가의 스크랩으로 판매되기 때문에 더 높습니다. 성형에서는 부품의 순중량과 약간의 러너 비율에 대한 비용을 지불합니다.
요약
다음 중 하나를 결정합니다. 사출 성형 그리고 CNC 가공 의 방정식은 엄밀히 말하면 볼륨 대 복잡성. CNC는 툴링 투자에 대한 위험이 없으므로 속도, 고정밀, 소량(300개 미만) 생산에 탁월한 선택입니다. 사출 성형은 툴링에 대한 초기 '수업료'만 지불하면 적은 비용과 시간으로 동일한 부품을 제공할 수 있는 확실한 확장성의 왕입니다. 성공적인 제품 출시를 위해 엔지니어는 검증을 위해 CNC로 시작한 후 시장 수요가 확인되면 사출 성형으로 전환하는 경우가 많습니다.
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