사출 금형 설계에서 꼭 알아야 할 핵심 포인트 정리

 

 

 플라스틱 제품을 만드는 데 있어 금형 설계는 정말 첫 단추라고 할 수 있습니다. 한 번 잘못 끼우면 그 뒤로 아무리 공정을 잘해도 결과물이 엉망이 되기 쉽죠. 그래서 금형 설계는 꼼꼼함이 생명입니다. 이번 포스팅에서는 금형 설계 시 주의해야 할 사항을 설계 전, 작업 시, 설계 후로 나눠 정리해보려고 합니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

사전 분석: 문제 예측을 통한 설계 기반 마련

 

 

 

 금형 설계의 첫 단계는 바로 제품 데이터 분석입니다. 제품의 두께, 언더컷(금형에서 바로 분 리되지 않는 구조), 곡률 반경 같은 요소를 미리 체크하지 않으면 나중에 충전 불량, 수축, 표면 결함 같은 문제가 연달아 터질 수 있습니다. 예를 들어, 3D CAD로 제품을 꼼꼼히 살펴보다 보면 두께가 얇은 곳이나 언더컷이 있는 부위 등을 미리 발견할 수 있습니다. 두께가 0.5mm 미만인 부분은 플라스틱이 제대로 채워지지 않아 충전 불량이 생길 확률이 높아지고, 언더컷이 있으면 금형에서 제품이 잘 빠지지 않아 추가 기구가 필요해지고 비용도 늘어나죠. 제품 데이터를 사전에 분석하여 이러한 이슈들을 미리 대비하는 것이 첫 번째 목적입니다.

 

 

 

 

 

 

 

 또한 금형 타입(2판식/3판식/핫 러너)과 소재(NAK80/SKD61) 선택 기준을 수립하기 위해 생산량, 재질, 표면 마감 등 요구사항도 명확하게 정의해야 합니다. 연간 생산량이 많은 제품이라면 핫러너 시스템 같은 대량 생산에 적합한 금형 타입을 선택해야 하고, 표면에 미러 마감이 필요하다면 금형 표면 연마도 훨씬 더 신경 써야 하죠. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

핵심 설계: 기능과 효율의 균형 맞추기

 

 

 

본격적인 금형 설계에 들어가면 가장 먼저 고민해야 할 세 가지는 게이트, 냉각, 이젝터입니다.

 게이트는 플라스틱이 금형 안으로 들어가는 입구인데, 위치와 크기를 어떻게 잡느냐에 따라 제품의 품질이 크게 달라지기 때문에 재료 유동을 최적화하고 웰드 라인 강도를 유지 할 수 있도록 위치, 유형(에지/서브머린), 크기를 계산하여 설계합니다. 게이트를 제품의 두꺼운 부분 옆에 두면 플라스틱이 고르게 퍼져서 충전이 잘 되고, 웰드라인(두 유동이 만나는 선)도 강하게 나옵니다. 반대로 얇은 부분에 게이트를 두면 충전이 불균일해져서 제품이 휘거나 약해질 수 있어요. 

 

 

 

 

 

 냉각 시스템 역시 금형 설계의 핵심이며, 균일한 냉각으로 사이클 타임을 단축하고 일정한 퀄리티를 위해 채널 간격, 깊이, 배열 패턴을 설계합니다. 채널 간격이나 깊이를 적절하게 설계하지 않으면, 냉각이 불균일해져 제품이 뒤틀리거나 변형될 수 있습니다. 요즘은 3D 프린팅을 이용해 복잡한 냉각 채널을 만드는 기술도 많이 쓰는데 이를 활용하면 냉각 시간을 크게 줄일 수 있어 생산성도 올라갑니다.

 

 

 

 

 

 

 이젝터(배출) 시스템 또한 빼놓을 수 없는 중요한 요소인데요, 금형 분리 시 제품 손상을 방지하기 위해 핀 개수, 위치, 방식을 제품 형상에 맞춰 설계해야 합니다. 이젝터 핀의 개수와 위치가 적절하지 않으면, 제품이 금형에서 빠질 때 깨지거나 변형될 수 있습니다. 특히 리브(보강재)나 얇은 부분에 핀이 몰려 있으면, 제품에 균열이 생기기 쉬워요. 그래서 핀의 위치와 개수를 제품 형상에 맞게 잘 배치하는 게 중요합니다. 실리콘이나 특수 소재 제품의 경우엔 스트리퍼 플레이트나 에어 이젝션 등 특수한 배출 방식도 고려해야 하죠.

 

 

 

 

 

 

검증 및 개선: 설계 완성도를 높이는 마무리 작업

 

 

 

 설계가 끝났다고 바로 금형을 제작하면 위험합니다. 요즘은 CAE 시뮬레이션을 통해 Moldflow를 충전, 냉각, 변형 등을 미리 가상으로 테스트하는 게 거의 필수죠. 시뮬레이션을 통해 설계 오류나 잠재적 불량 원인을 미리 발견하면, 실제 금형 제작 후 수정에 드는 막대한 비용과 시간을 크게 줄일 수 있습니다. 충전 시뮬레이션으로 공기 포집 위치나 냉각 편차를 미리 파악해서 설계 단계에서 바로잡을 수 있죠.

 

 

 

 

 또한, 유지보수와 미래 트렌드까지 반영한다면 더욱 완벽한 설계가 될 수 있습니다. 금형을 쉽게 분해·조립할 수 있도록 설계하면, 나중에 고장이 나도 빠르게 수리할 수 있어 생산 중단을 최소화할 수 있고, ISO 규격 등 표준화 부품을 사용하면 교체도 훨씬 쉬워집니다. 최근에는 AI를 활용한 설계 자동화는 물론 친환경 소재 적용 등도 점점 중요해지고 있는데요, 글로벌 플라스틱 규제 강화로 재활용 소재를 적용하지 않을 시 수출 제한 리스크도 생길 가능성이 높아요.


결국 금형 설계의 모든 과정은 이 작업이 왜 필요할까?라는 질문에서 출발합니다. 사전에 꼼꼼하게 분석하고 기능성과 생산성을 균형 있게 맞추며 검증과 개선까지 한다면 한 번의 실수로 인한 큰 손실을 막고, 더 나은 품질과 효율을 얻을 수 있습니다.

 

 

 

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