소개: 사출 성형은 일관된 품질로 대량 부품을 생산하기 위해 널리 사용되는 제조 공정입니다. 이 기술은 용융된 플라스틱을 금속 금형 캐비티에 주입하여 제품의 최종 모양을 결정합니다.

그러나 이러한 금형을 제작하는 기존의 방법은 특히 소규모 또는 맞춤형 생산의 경우 시간과 비용이 많이 소요될 수 있습니다. 기존 제조 기술로는 불가능했던 복잡한 형상과 미세한 디테일의 금형을 신속하게 제작할 수 있는 비용 효율적인 솔루션인 3D 프린팅을 도입하세요.

이 기사에서는 다음 용도의 3D 프린팅 금형을 제작하는 과정을 살펴봅니다. 사출 성형.

3D 프린팅 사출 금형 선택 전 주의 사항

사출 성형 공정의 성공 여부는 3D 프린팅된 금형의 품질에 크게 좌우됩니다. 아래에서 설명하는 대로 프린트 수량 및 구배 각도와 같은 요인이 결과에 중요한 역할을 합니다:

인쇄 실행: 3D 프린팅 사출 금형은 소량 생산에 비용 효과적이고 효율적이지만 금속 금형에 비해 구조적 무결성이 낮다는 점에 유의해야 합니다. 일반적으로 이러한 금형은 30~100회까지 제작할 수 있으므로 신속한 프로토타입 제작에 이상적입니다. 대량 생산의 경우 기존 알루미늄 또는 강철 몰드가 더 적합할 수 있습니다.

초안 각도: 올바른 구배 각도를 금형 설계에 통합하는 것은 사출 성형 부품의 원활한 이형 후 제작을 위해 필수적입니다. 20도의 권장 구배 각도는 성형 부품의 해체를 용이하게 하여 원활한 제조 공정을 보장합니다.

크기 및 모양: 원하는 사출 성형 부품 는 적절한 크기와 모양의 금형을 선택할 때 매우 중요합니다. 특히 3D 프린팅 금형은 CNC 가공 금형과 크기 면에서 차이가 있으며, 일반적으로 규모가 더 작습니다. 이러한 크기 차이는 CNC 가공 금형과 비교하여 3D 프린팅 금형을 사용하여 생산할 수 있는 사출 성형 부품의 범위에 영향을 미칩니다.

완벽하게 완성되었습니다: 3D 프린팅 금형의 표면 무결성은 높은 사출 성형 온도가 금형 성능에 미치는 악영향으로 인해 금속 사출 금형보다 열악한 경우가 있습니다. 따라서 이러한 금형은 정교한 마감이 필요한 프로젝트에는 최적의 선택이 아닙니다. 알루미늄 또는 강철 사출 금형을 선택하는 것이 더 나은 대안입니다.

또는 인쇄된 금형에 세라믹과 같은 재료로 구성된 차폐 코팅을 사용하면 열 저하를 완화하고 세련된 마감을 얻을 수 있습니다.

CAD 디자인 만들기

사출 성형용 3D 프린팅 금형을 제작하는 초기 단계는 CAD(컴퓨터 지원 설계) 소프트웨어를 사용하여 금형을 설계하는 것입니다. 설계 과정에서 고려해야 할 요소에는 부품 형상, 성형 재료, 게이트 위치, 냉각 채널 등이 있습니다.

3D 프린팅 금형을 제작할 때 설계 문제를 완화하려면 몇 가지 팁을 활용하면 도움이 될 수 있습니다. 첫째, 적절한 금형 재료를 선택하는 것이 중요합니다. 선택한 재료가 사출 공정 중에 발생하는 압력을 견딜 수 있을 만큼 견고하고 단단한지 확인하는 것이 중요합니다. 또한 금형의 융점은 사출 성형 재료의 융점을 초과해야 합니다.

둘째, 성공적인 금형 제작을 위해서는 세심한 금형 설계가 필수적입니다. 금형의 내부 표면은 프린트 캐리어와의 접촉을 방지하는 방식으로 배치해야 합니다. 금형 설계에 통풍구를 통합하면 사출 성형 공정 중에 갇힌 공기를 제거하여 다공성 부품과 같은 결함을 줄일 수 있습니다. 또한 냉각 채널을 금형 설계에 통합하면 냉각 시간을 단축할 수 있습니다.

부품을 설계할 때 구배 각도도 고려하세요. 성형된 부품의 벽 두께를 균일하게 유지하고 날카로운 모서리를 피하는 것은 염두에 두어야 할 중요한 요소입니다. 사출 성형 플래시는 사출 다이의 파팅 라인에서 여분의 재료가 돌출될 때 발생하는 또 다른 중요한 고려 사항입니다. 버를 제거하려면 금형 설계에 러너 시스템을 포함하는 것이 좋습니다. 또한 클램핑력을 높이거나 사출 압력을 낮추는 등 설계 후 조정을 수행할 수 있습니다.

디자인 몰드

머티리얼 옵션: 3D 프린팅을 사용하여 금형을 제작하려면 재료, 구성 요소, 사출 성형 결함 등 다양한 요소를 고려해야 합니다.

3D 프린팅 사출 금형 제작에는 PETG, ABS, 나일론, PP, 아세탈 등 다양한 소재를 사용할 수 있습니다. 3D 프린팅 플라스틱 몰드에 사용할 재료를 선택할 때는 다음 두 가지 측면을 고려하는 것이 중요합니다:

강도와 강성: 3D 프린팅 사출 금형에 적합한 플라스틱 폴리머는 프린팅 후 강도와 강성을 발휘해야 합니다. 이러한 특성은 사출 공정 중에 발생하는 응력을 견딜 수 있는 금형을 만드는 데 필수적입니다.

온도 저항: 사출 성형은 용융 플라스틱의 최적의 흐름을 촉진하기 위해 고온에서 작동하므로 금형 제작을 위해 선택한 플라스틱 재료는 용융점이 사출 성형 재료.

몰드 디자인: 후속 후처리 및 크기 조정을 위해 금형에 가공 여유량을 고려하여 치수 정확도를 향상시키도록 노력합니다. 일련의 금형을 생성하여 치수 불일치를 평가하고 이러한 변형을 금형의 CAD 모델에 통합합니다.

게이트를 열어 몰드 캐비티 내의 압력을 완화하여 몰드 수명을 향상시킵니다. 스택 몰드의 한쪽 면을 평평하게 유지하면서 다른 한쪽 면을 디자인 구성 요소를 고정하는 데 활용합니다. 이 전략은 몰드 블록 정렬 불량과 오버플로 가능성을 완화하는 데 도움이 됩니다.

효율적인 배기를 위해 몰드 캐비티 가장자리에서 몰드 가장자리까지 상당한 크기의 벤트 홀을 통합합니다. 이렇게 하면 금형 내 재료 흐름을 돕고 압력을 낮추며 게이트 영역의 범람을 방지하여 사이클 시간을 단축할 수 있습니다. 두께가 1~2mm 미만인 표면은 열로 인해 변형되기 쉬우므로 지나치게 얇은 단면을 피하십시오.

몰드 백을 조정하여 재료 사용량을 줄임으로써 인쇄 공정을 개선합니다. 비몰드 캐비티 지지 영역의 단면 크기를 줄여 레진 비용을 절감하고 프린트 결함이나 기형의 가능성을 줄입니다. 모따기를 도입하면 빌드 플랫폼에서 공작물을 쉽게 제거할 수 있습니다. 모서리에 센터링 핀을 사용하여 두 개의 프린트를 효과적으로 정렬합니다.

안쪽 얼굴의 방향: 지지대와 접촉하지 않도록 내부 몰드 면을 배치하여 지지대 자국을 최소화하거나 제거하여 인쇄 표면 품질을 향상시킵니다. 또한 이 방향은 후처리의 필요성을 줄여줍니다.

얕은 통풍구: 통풍구를 금형 설계에 통합하면 사출 성형 공정 중에 갇힌 공기를 쉽게 제거할 수 있습니다. 약 0.05mm 크기의 얕은 통풍구를 권장하면 사출 플래시와 같은 결함 발생 가능성을 줄이는 데 도움이 됩니다.

채널 활용하기: 20회 이상 실행할 수 있는 금형의 경우 금형 설계에 채널을 통합합니다. 이를 통해 금속 봉과 튜브를 포함할 수 있어 뒤틀림과 같은 사출 성형 결함을 효과적으로 줄일 수 있습니다. 또한 채널을 활용하면 냉각 시간을 단축할 수 있습니다.

레이어 높이: 낮은 레이어 높이를 선택하면 인쇄된 금형의 부드러움이 향상되고 인쇄된 선의 가시성이 최소화됩니다.

부품 디자인: 사출 성형 공정의 품질은 사용되는 3D 프린팅 금형에 따라 크게 달라집니다. 따라서 부품 설계 단계에서 구배 각도의 통합을 포함하여 인쇄된 제품의 성공과 효율성을 보장하기 위해 다양한 요소를 고려해야 합니다. 구배 각도를 20으로 권장하면 프린트된 사출 금형에서 사출 성형된 부품을 쉽게 제거할 수 있습니다.

재료 선택: 3D 프린팅 금형의 재료 선택은 매우 중요합니다. 사출 성형 공정에서 발생하는 높은 온도와 압력을 뒤틀리거나 녹지 않고 견딜 수 있어야 합니다. 나일론, ABS, 폴리카보네이트와 같은 소재는 3D 프린팅 사출 금형에 자주 사용됩니다.

균일한 벽 두께: 사출 성형 부품은 사출 중 및 사출 후 뒤틀림과 같은 결함을 최소화하기 위해 일정한 벽 두께가 필요합니다. 얇은 벽이 필요한 경우 얇은 리브와 거셋을 통합하면 벽 강도를 높일 수 있습니다.

날카로운 모서리를 피하세요: 날카로운 모서리를 없애기 위해 금형 가장자리에 반경을 포함했습니다. 이 조정은 용융된 플라스틱의 원활한 흐름을 촉진하고 사출 성형 결함의 발생을 줄이는 데 도움이 됩니다.

플래시 방지: 플래시는 사출 성형에서 흔히 발생하는 문제로, 사출 공정 중에 용융된 플라스틱이 금형에서 빠져나와 응고되는 현상입니다. 이 결함은 금형 반쪽 사이의 맞춤 불량, 과도한 사출 압력 또는 금형 과충진으로 인해 발생할 수 있습니다.

러너 시스템을 금형 설계에 통합하고 부품 라인의 공차를 확보하면 3D 프린팅 금형에서 발생하는 플래시를 제거할 수 있습니다. 그러나 이러한 방법으로 해결되지 않는 경우 클램핑 력을 높이거나 사출 압력을 낮추는 등 설계 후 조정을 시도할 수 있습니다.

릴리스 컴파운드를 사용하여 부품을 제거합니다: 이형제는 사출 성형된 부품의 원활한 제거를 돕기 위해 이형 공정 중에 도입됩니다. 이형제가 없으면 부품이 금형에 끼일 수 있습니다. 이 경우 부품을 제거하기 위해 과도한 힘이 필요하므로 부품 및/또는 금형이 손상될 수 있습니다.

테스트 및 검증: 사출 성형에 3D 프린팅 금형을 사용하기 전에 성능을 테스트하고 검증해야 합니다. 테스트를 통해 금형 설계 또는 재료 선택과 관련된 문제를 파악하고 부품 생산을 시작하기 전에 필요한 조정을 수행할 수 있습니다.

CAD 디자인 파일 내보내기

금형의 CAD 모델을 생성한 후 다음 단계는 디자인을 STL 파일로 내보내는 것입니다. STL은 3D 프린팅에 일반적으로 사용되는 파일 형식입니다. STL 파일에는 3D 프린팅 소프트웨어로 가져올 준비가 된 금형의 3D 모델이 포함되어 있으며, 인쇄 준비가 완료되면 바로 3D 프린팅 소프트웨어로 가져올 수 있습니다. 3D 프린터와 호환되는 추가 파일 형식으로는 FBX, OBJ, 3MF, PLY, G-Code, X3G 및 AMF가 있습니다.

3D 프린팅 사출 금형

STL 파일이 준비되면 3D 프린터를 사용하여 사출 금형을 제작할 수 있습니다. FDM(용융 증착 모델링), SLA(광조형), SLS(선택적 레이저 소결), DLP(디지털 광 처리) 등 다양한 3D 프린팅 프로세스를 통해 금형을 제작할 수 있습니다. 3D 프린터와 프린팅 재료의 선택은 금형의 복잡성 및 금형의 수명과 같은 요인에 따라 달라집니다.

FDM은 일반적으로 플라스틱 금형 및 툴링에 가장 비용 효율적인 3D 프린팅 솔루션을 제공합니다. 그럼에도 불구하고 최종 금형에는 제거를 위해 샌딩 또는 화학적 마감이 필요한 레이어 라인이 보일 수 있습니다.

SLA 및 DLP와 같은 레진 기반 3D 프린팅 기술은 표면 마감이 더 매끄러운 금형을 제작할 수 있어 광범위한 후처리의 필요성을 줄여주므로 인기가 높습니다. 또 다른 레진 기반 3D 프린팅 방법인 재료 분사 방식은 다양한 재료와 색상을 사용하여 표면 마감이 우수한 금형을 제작할 수 있습니다. SLS는 강화 나일론을 금형 제작에 사용하여 견고한 강도와 높은 표면 품질을 제공합니다.

표준 구성

사출 성형용 3D 프린팅 금형에는 주로 다음 두 가지 표준 구성이 있습니다.

가구가 포함된 3D 프린팅 금형
이 설정에서는 전체가 인쇄되므로 알루미늄 지지 프레임이 필요하지 않습니다. 결과적으로 금형에 더 많은 인쇄 재료가 필요하므로 인쇄 비용과 시간이 늘어납니다. 또한 프레임이 없으면 오래 사용하면 뒤틀림과 같은 결함이 발생하기 쉽습니다.

금형을 금속 프레임에 장착

3D 프린팅된 금형이 완성되면 사출 성형 과정에서 금형을 제자리에 고정하기 위해 금속 프레임(금형 베이스)에 장착해야 합니다. 몰드 베이스에는 용융된 재료가 몰드에 부어지는 스프 루 부싱이 포함됩니다.

금형의 구성에 따라 프레임에 장착하는 방법이 결정됩니다. 3D 프린팅용 사출 금형에는 두 가지 표준 구성이 있습니다. 첫 번째 구성은 인쇄된 금형을 알루미늄 프레임에 삽입하여 금형에 안정성, 정확성 및 지지력을 제공합니다. 이 구성은 정밀한 사출 성형 부품는 뒤틀림과 같은 성형 결함을 방지하고 금형의 무결성을 유지하며 사출 성형 공정 중에 일관된 압력 분포를 보장합니다.

두 번째 구성은 알루미늄 프레임 없이 완전히 3D 프린팅된 금형을 사용합니다. 이 경우 프레임이 필요하지 않지만 더 많은 프린팅 재료가 필요하므로 프린팅 비용과 시간이 증가합니다. 또한 이 구성을 사용하여 제작한 금형은 지지대가 부족하기 때문에 뒤틀림과 같은 결함이 발생하기 쉽습니다.

사출 성형 프로세스 시작

금형이 금속 프레임에 장착되면 사출 성형 공정을 시작할 수 있습니다. 이 과정에서 금형이 닫히고 용융된 재료가 스프 루 슬리브를 통해 금형에 주입됩니다. 용융된 재료가 금형 캐비티를 채우면서 원하는 부품의 모양에 맞게 성형됩니다. 재료가 냉각되고 응고되면 금형이 열리고 완성된 부품이 추출됩니다.

포스트 프로세싱

프린팅 후 금형에 추가 후처리가 필요할 수 있습니다. 여기에는 레이어 라인을 제거하기 위한 샌딩, 여러 개의 프린트 조립, 사출 성형 후 완성된 부품의 이형을 돕기 위해 캐비티 표면에 이형제를 도포하는 작업이 포함될 수 있습니다.

샌딩: 샌딩은 3D 프린팅 모델 표면의 레이어 라인을 제거하는 데 도움이 될 수 있습니다. 거친 사포로 시작하여 점차 고운 사포로 바꾸어 가며 샌딩합니다. 표면을 녹일 수 있는 과도한 마찰과 열을 방지하기 위해 같은 위치에서 너무 오래 샌딩하지 마세요. 특히 나중에 프린트를 접착해야 하는 경우 이음새 주변에서 너무 많은 재료를 사포질하지 않도록 주의하세요.

본딩: 접착할 때는 고무줄로 묶는 것처럼 두 표면이 더 밀착되도록 작은 점으로 접착제를 바르는 것이 좋습니다. 거칠거나 틈이 있는 이음새의 경우 본도 접착제 또는 필러를 사용하여 더 매끄럽게 마감할 수 있습니다.

색칠하기: 이 단계에서는 통풍이 잘되고 먼지가 없는 곳에서 작업하여 모든 표면에 고르게 색이 칠해지도록 하세요. 스프레이를 뿌릴 때는 팔 길이의 거리를 유지하면서 대상을 걸어두세요. 소프트 글루 3D 프린팅 모델에 페인트를 칠한 후 1~2일 정도 건조시킨 후 광택을 내세요.

나사 슬롯 설치하기: 나사 슬롯을 설치하면 3D 프린팅 셸의 수명을 연장할 수 있습니다. 꼭 맞도록 하려면 모델의 구멍이 나사 슬롯보다 약간 작아야 합니다. 안정성을 위해 모델을 고정하고 구멍의 변형을 방지하기 위해 빠르거나 무리한 작업을 피하세요.

실리콘 몰드 뒤집기: 이 과정에는 3D 프린팅 몰드 박스, 실리콘, 레진, 계량컵 및 기타 재료가 필요합니다. 몰드 부피를 계산하려면 먼저 3D 프린팅 몰드 박스에 물을 채운 다음 계량컵에 물을 붓습니다.

결론

3D 프린팅 금형은 전통적으로 설계된 금형에 비해 뚜렷한 이점을 제공하므로 단순하고 복잡한 제품 디자인을 소량으로 생산해야 하는 다양한 산업에 이상적입니다.

본질적으로 사출 성형용 3D 프린팅 금형을 제작하는 과정은 구조화된 접근 방식을 따릅니다. CAD 소프트웨어를 사용하여 금형을 설계하는 것부터 시작하여 고품질 인쇄물을 얻기 위해 프린터 설정을 미세 조정하는 단계로 진행됩니다. 금형 표면을 개선하기 위해 연마 및 연마와 같은 후속 후처리 단계가 필요할 수 있습니다.

플러그인과 같은 필수 구성 요소를 통합하고 포괄적인 테스트를 수행하여 기능성과 정밀도를 보장합니다. 검증이 완료되면 몰드는 다음을 위해 준비됩니다. 사출 성형 생산을 통해 복잡한 디자인의 플라스틱 부품을 신속하게 프로토타이핑하고 제조할 수 있습니다.