사출 성형은 대량 부품 생산에 널리 사용되지만 높은 초기 설정 비용과 결함 발생 가능성 등 몇 가지 어려움이 따릅니다.

사출 성형의 단점으로는 높은 금형 비용, 긴 리드 타임, 재료 낭비, 복잡한 형상으로 인한 한계가 있습니다. 또한 이 공정은 소량 생산에 적합하지 않습니다.

사출 성형은 대량 생산에 있어 뛰어난 효율성을 제공하지만, 제조 요구 사항에 적합한 선택인지를 결정하려면 사출 성형의 단점을 이해하는 것이 중요합니다.

사출 성형이란 무엇인가요?

사출 성형은 용융된 플라스틱을 금형에 주입하여 복잡한 부품을 빠르고 효율적으로 제작하는 널리 사용되는 제조 공정입니다. 대량 생산에 이상적입니다.

사출 성형은 녹은 플라스틱을 금형 캐비티에 주입하여 부품을 성형하는 공정입니다. 높은 효율성과 정밀도, 낭비를 최소화하면서 복잡한 형상을 제작할 수 있는 것으로 알려져 있습니다. 자동차, 전자, 의료 등의 산업에서 사용됩니다.

사출 성형은 뜨겁고 녹은 재료를 금형에 쏘아 넣는 방식입니다. 그런 다음 식혀서 굳히면 됩니다. 작동 방식은 다음과 같습니다: 작은 플라스틱 알갱이 또는 분말을 사출 성형기의 호퍼에 넣습니다. 기계가 이를 가열하여 액체로 녹입니다.

그런 다음 기계 끝에 있는 노즐을 통해 차갑고 밀폐된 몰드에 액체를 분사합니다. 틀은 액체를 식혀서 단단하게 만듭니다. 몰드를 열고 플라스틱을 꺼내면 완료됩니다. 이것이 한 사이클입니다.

사출 성형 공정의 단계는 무엇인가요?

사출 성형 공정에는 고품질 플라스틱 부품을 효율적이고 일관되게 제작하는 데 기여하는 몇 가지 중요한 단계가 포함됩니다.

사출 성형 공정에는 클램핑, 사출, 냉각 및 배출이 포함됩니다. 플라스틱을 녹여 금형에 주입하고 식힌 다음 완성된 부품을 배출하는 것으로 시작됩니다. 이러한 단계를 통해 정밀도와 속도를 높이고 제조 과정에서 낭비를 최소화할 수 있습니다.

채우기 단계

충진은 전체 사출 성형 공정의 첫 번째 단계입니다. 금형 폐쇄 및 사출 성형에서 시작하여 금형 캐비티가 약 95%까지 채워질 때까지 걸리는 시간입니다. 이론적으로 이 시간이 짧을수록 충전 시간¹가 높을수록 성형 효율이 높아지지만 실제로는 성형 시간이나 사출 속도² 는 여러 조건에 따라 달라질 수 있습니다.

압력 유지 단계

압력 유지 단계는 압력을 유지하고, 용융물을 포장하고, 플라스틱을 더 조밀하게 만들고(치밀화), 플라스틱의 수축을 보정하기 위해 존재합니다. 압력 유지 단계에서는 몰드 캐비티가 이미 플라스틱으로 가득 차 있기 때문에 배압이 높습니다.

압력 유지 및 포장 단계에서는 사출 성형기의 스크류가 조금씩 천천히 앞으로만 움직일 수 있으며 플라스틱의 유량도 느립니다. 이 흐름을 압력 유지 흐름이라고 합니다. 플라스틱은 유지 단계에서 금형 벽에 의해 냉각되고 응고되고 용융 점도가 빠르게 증가하기 때문에 금형 캐비티의 저항이 매우 높습니다.

홀딩 단계의 후반부에서는 플라스틱 재료의 밀도가 계속 올라가고 플라스틱 부품이 형성되기 시작합니다. 홀딩 단계는 게이트가 단단하고 밀봉될 때까지 계속 진행되어야 합니다. 이 시점에서 캐비티 압력³가 높습니다.

냉각 단계

냉각 시스템 설계는 사출 성형 금형에서 매우 중요합니다. 성형된 플라스틱 제품이 충분히 냉각되고 단단하게 응고되어야만 이형 후 외부 힘에 의해 플라스틱 제품이 변형되는 것을 방지할 수 있기 때문입니다.

이후 냉각 시간⁴전체 성형 사이클의 약 70% ~ 80%를 차지하는 냉각 시스템을 잘 설계하면 성형 시간을 크게 단축하고 사출 성형 생산성을 향상시키며 비용을 절감할 수 있습니다. 냉각 시스템을 잘못 설계하면 성형 시간이 길어지고 비용이 증가하며, 냉각 라인이 고르지 않으면 플라스틱 제품의 뒤틀림과 변형이 발생할 수 있습니다.

디몰딩 단계

이형은 사출 성형 사이클의 마지막 단계입니다. 제품이 냉간 성형되었지만 이형은 여전히 제품 품질에 매우 중요한 영향을 미칩니다. 부적절한 이형 방법을 사용하면 이형 시 제품에 고르지 않은 힘이 가해지고 이형 시 제품이 변형될 수 있습니다.

탈형에는 이젝터와 스트리퍼의 두 가지 주요 방법이 있습니다. 금형을 설계할 때 제품의 구조적 특성에 따라 적절한 이형 방법을 선택하여 제품 품질을 보장하세요.

사출 성형의 단점은 무엇인가요?

사출 성형은 널리 사용되는 제조 공정이지만 높은 초기 비용과 복잡한 형상 또는 재료의 한계 등 단점이 있습니다.

사출 성형의 단점으로는 높은 설정 비용, 고가의 금형 필요성, 재료 선택의 유연성 제한 등이 있습니다. 금형 제작 및 설정 비용이 많이 들기 때문에 소규모 생산에는 효율성이 떨어집니다.

높은 초기 금형 비용

사출 성형의 가장 큰 단점 중 하나는 금형 제작 비용이 높다는 점입니다. 특정 부품 모양에 맞는 금형을 설계하고 제작하는 것은 특히 복잡하거나 화려한 디자인의 경우 비용이 많이 들 수 있습니다. 이러한 초기 비용은 생산량이 적거나 예산이 제한된 기업에게는 큰 걸림돌이 될 수 있습니다.

설계, 테스트, 공구 가공을 거쳐야 하기 때문에 초기 비용이 많이 듭니다. 부품을 설계하고 프로토타입을 만든 다음(CNC 또는 3D 프린팅을 통해), 프로토타입 금형 도구를 설계하여 부품의 복제품을 대량 생산해야 합니다. 마지막으로 이 두 단계의 광범위한 테스트를 거쳐야만 최종적으로 부품을 사출 성형할 수 있습니다.

낮은 효율성

플라스틱 사출 성형 속도는 사출기의 크기와 공정 조건에 따라 달라집니다. 사출기가 클수록 생산 속도가 빨라집니다.

하지만 대형 사출기를 사용하더라도 한 번에 사출하는 데 수십 초가 걸립니다. 따라서 플라스틱 사출 성형의 생산 속도는 다른 제조 공정에 비해 상대적으로 느리기 때문에 산업 제품의 생산 효율에 영향을 미칩니다.

돌이킬 수 없는 사출 성형 공정

사출 성형은 여러 플라스틱 소재를 어떤 형태로든 성형할 수 있지만, 일방적인 방식입니다. 일단 성형이 완료되면 모양이 정해집니다. 디자인을 변경하거나 수정해야 하는 경우 새 금형을 만들어야 하므로 시간과 비용이 많이 듭니다.

높은 스크랩률

플라스틱 사출 성형 생산 공정의 불량률도 상대적으로 높습니다. 사출 성형 공정 중 온도와 압력의 변화로 인해 뒤틀림, 섬광, 보이드 등의 결함이 발생할 수 있기 때문입니다. 이러한 문제가 발생하면 사출 금형을 다시 만들거나 불량 부품을 폐기해야 하므로 비용과 시간 낭비가 증가합니다.

크기 제한

사출 성형에는 특히 큰 부품의 경우 크기 제한이 있습니다. 사출 성형기의 크기와 캐비티의 크기에 따라 만들 수 있는 최대 부품의 크기가 제한됩니다. 큰 부품을 만들려면 특수 장비나 여러 개의 금형 캐비티가 필요하므로 비용이 더 많이 들고 복잡해질 수 있습니다.

설계 제한 사항

플라스틱 부품 디자인하기. 플라스틱 부품을 디자인할 때는 사출 성형으로 제작된다는 점을 염두에 두어야 합니다. 즉, 언더컷과 날카로운 모서리를 피하는 것과 같은 몇 가지 기본 규칙을 따라야 합니다. 다음과 같은 결함을 방지하기 위해 균일한 벽 두께를 사용합니다. 싱크 마크 ⁵ 냉각 과정이 일정하지 않을 때 발생하는 문제입니다. 사용 드래프트 각도⁶ 를 사용하여 금형에서 부품을 쉽게 제거할 수 있습니다.

공구는 일반적으로 강철이나 알루미늄으로 만들어지므로 디자인을 변경하기가 어렵다는 점을 기억하세요. 부품에 플라스틱을 추가해야 하는 경우 강철이나 알루미늄을 잘라내어 공구 구멍을 더 크게 만들 수 있습니다. 하지만 플라스틱을 제거하려면 알루미늄이나 금속을 추가하여 공구 캐비티를 더 작게 만들어야 합니다. 이 작업은 정말 어렵고 많은 경우 공구를 버리고 처음부터 다시 시작해야 합니다.

또한 부품의 무게와 크기에 따라 필요한 공구 크기와 프레스 크기가 결정됩니다. 부품이 클수록 더 단단하고 비용이 많이 듭니다.

사출 성형은 모든 종류의 모양과 디테일을 만들 수 있는 다재다능한 공정입니다. 하지만 할 수 있는 작업에는 한계가 있습니다. 날카로운 모서리, 얇은 벽 또는 깊은 구멍과 같은 일부 모양은 금형을 채우거나 부품을 식히거나 금형에서 꺼내기가 어려울 수 있습니다.

사출 성형용 부품을 설계할 때는 구배 각도, 벽 두께 등을 고려하여 금형이 제대로 작동하고 부품이 양호한지 확인해야 합니다. 때로는 금형에 추가 재료를 추가하거나 부품에 추가 작업을 수행하여 작동하도록 해야 할 때도 있습니다. 그러면 부품을 만드는 것이 더 어렵고 비용이 더 많이 듭니다.

높은 선불 비용

플라스틱 사출 금형은 복잡합니다. 숙련된 엔지니어만이 설계 및 제작 방법을 알 수 있으므로 인건비가 많이 듭니다. 또한 시간이 지남에 따라 수백만 개의 동일한 부품을 생산하는 금형을 만드는 데는 많은 단계가 있습니다. 간단한 단일 캐비티 몰드는 $2,000-3,000에서 시작합니다. 경화 공구강으로 제작된 대량 생산용 다중 캐비티 금형은 $100,000 이상의 비용이 들 수 있습니다.

긴 리드 타임

좋은 플라스틱 사출 금형은 영원히 지속됩니다. 따라서 제대로 만들려면 많은 계획과 테스트가 필요합니다. 설계, 프로토타이핑, 테스트, 가공 단계는 수개월이 걸릴 수 있습니다. 다른 유형의 플라스틱 제작에 비해 플라스틱 사출 성형은 제작에 오랜 시간이 걸립니다.

한 번에 여러 개의 플라스틱 부품을 만들 수 있는 금형을 원한다면 시간이 더 오래 걸릴 수 있습니다. 이를 위해 금형 유형⁷를 사용하면 금형 제작자는 멀티 캐비티 툴을 제작하기 전에 단일 캐비티 툴을 설계, 제작 및 테스트할 수 있습니다. 물론 멀티 캐비티 툴도 설계, 프로토타이핑, 제작 및 테스트 단계를 거쳐야 합니다.

하지만 일단 계획과 가공을 완료하면 플라스틱 사출 금형은 수명 기간 동안 수백만 개의 부품을 생산할 수 있습니다. 플라스틱 부품 생산의 규모는 초기 비용과 시간 손실보다 더 큰 경우가 많습니다.

구부릴 수 없는 재료

소프트웨어 엔지니어가 언제든지 변경할 수 있는 컴퓨터 설계 파일로 실제 부품을 만드는 CNC 가공과 달리, 플라스틱 금형은 일반적으로 강철로 만들어지기 때문에 가공 후 큰 변화를 주기가 어렵습니다.

플라스틱 몰드를 변경하는 방법에는 두 가지가 있습니다. 한 가지 방법은 금속 몰드의 일부를 잘라내어 몰드 캐비티를 더 크게 만드는 것입니다. 이렇게 하면 부품에 플라스틱이 추가됩니다. 부품에서 플라스틱을 떼어내기가 더 어렵습니다. 때로는 금속을 캐비티에 용접할 수 있지만 때로는 용접이 불가능하여 새 캐비티 또는 완전히 새로운 금형이 필요합니다. 즉, 설계 단계로 돌아가야 합니다.

크기 제한

큰 플라스틱 부품을 만들어야 하는 경우 사출 성형에는 한계가 있습니다. 보트 선체를 만들 수 있을 만큼 큰 사출 성형기가 있지만, 여기서 말하는 성형 시나리오는 3파운드 이하의 작은 부품을 위한 것입니다. 더 큰 부품이 필요한 경우 리드 타임과 비용이 기하급수적으로 증가할 수 있습니다.

높은 비용

사출 성형은 제품의 품질과 안정성을 보장하기 위해 많은 비용이 필요한 고정밀 제조 기술입니다. 사출 성형 생산에는 많은 장비와 공정, 인력이 필요하기 때문에 생산 비용이 높습니다. 또한 사출 성형 공정에서 고품질의 원자재와 첨가제를 사용해야 하기 때문에 비용이 더욱 증가합니다.

소량 배치 부품은 비용이 많이 들 수 있습니다. 툴링이 복잡하고 다음 부품을 만들기 전에 기계를 청소해야 합니다. 따라서 설정하는 데 시간이 오래 걸립니다. 그렇기 때문에 사출 금형은 전통적으로 소량 생산 부품에 비해 너무 비싸다고 여겨져 왔습니다.

높은 장비 요구 사항

사출 성형에는 사출 성형기, 금형, 자동 이송 장비 및 관련 보조 장비와 같은 많은 장비가 필요합니다. 이러한 장비는 엄격한 유지 보수 및 관리가 필요하며 고장이 발생하면 수리 비용이 상대적으로 높습니다. 게다가 사출 성형에는 고정밀 온도 제어 시스템과 압력 제어 시스템도 필요하므로 장비의 안정성과 신뢰성이 매우 높아야 합니다.

긴 생산 주기

3D 프린팅과 같은 일부 신속한 프로토타입 제작 방법에 비해 사출 성형은 일반적으로 설정하고 시작하는 데 시간이 오래 걸립니다. 여기에는 대규모 부품 제작을 시작하기 전에 금형을 설계 및 제작하고, 금형 시험을 실행하고, 공정 파라미터를 설정하는 과정이 포함됩니다. 따라서 개념에서 완성된 부품까지 걸리는 시간은 더 빠른 프로토타이핑 방법보다 더 길어질 수 있습니다.

사출 성형의 생산 주기는 비교적 길며 일반적으로 며칠에서 몇 주가 걸립니다. 이는 주로 사출 성형에는 금형 제작, 금형 시험 및 배치 생산과 같은 여러 링크가 필요하고 각 링크에 오랜 시간이 걸리기 때문입니다. 또한 사출 성형 제품은 긴급 주문 처리에 도움이되지 않습니다.

완제품 결함

사출 성형 기술이 개발되어 적용되고 있지만 완제품에는 여전히 몇 가지 결함이 있습니다. 예를 들어 기포, 수축 구멍, 비현실적인 부분이 발생할 수 있으며, 이는 제품의 품질과 외관에 심각한 영향을 미칩니다.

환경 오염

사출 성형으로 물건을 만들면 내화학성 플라스틱, 플라스틱 폐기물, 폐가스 및 폐수와 같은 나쁜 물질도 만들어져 세상을 엉망으로 만들 수 있습니다. 또한 사출 성형에는 많은 에너지와 재료가 필요하고 사용하지 않거나 버려지는 플라스틱이 많이 발생하여 환경에도 좋지 않습니다.

결론

결론적으로 플라스틱 사출 성형은 일반적인 제조 공정이지만 사출 성형은 때때로 인건비가 낮고 비용이 저렴하지만 몇 가지 명백한 단점도 있습니다.

이러한 단점으로는 낮은 효율성, 높은 초기 비용, 비가역적인 사출 성형 공정, 높은 불량률 등이 있습니다. 이 공정을 사용하는 기업은 이러한 문제를 더 잘 해결하고 생산 효율성과 경제적 이점을 개선하기 위해 이러한 문제를 인식해야 합니다.