“금형 수정? 웬만하면 하지 마세요”
지난 글에서는 사출의 다섯 단계 중 사출 설계와 금형 설계에 대해 알려드렸습니다.
에이팀벤처스의 온라인 제조 플랫폼, 카파 비교견적이 드리는 제조 팁! 이번에는 사출의 나머지 진행 과정에 대해 좀 더 자세히 알려드릴게요.
3) 금형 제작 – 정밀, 정밀 그리고 또 정밀
금형 설계가 끝나면 금형을 실제로 제작하게 되는데요. 아래 그림을 보시면 금형의 구조를 좀 더 이해하실 수 있을 것입니다.
빨간색으로 표시된 부분이 사출로 제작되는 제품 부분인데요. 금형 설계에 맞춰 아래와 같은 금형을 제작할 때, 제품이 실제로 찍혀 나오는 갈색 부분을 코어라고 하고, 플라스틱이 채워지는 부분을 캐비티라고 합니다.
금형에서 가장 중요한 부분은 코어겠죠. 코어가 서로 똑바르게 맞물려야 하고, 캐비티가 원하는 만큼 정교하게 표현되어야 제품이 불량 없이 잘 나올 것입니다.
코어는 계속 압력에 의해 맞물리는 부위이다보니 쉽게 닳지 않도록 튼튼해야 하고요. 그래서 코어에 금형강을 쓰고, 나머지 부분은 탄소강을 씁니다.
순수한 철은 잘 찌그러지고 강도가 약해서, 순철에 탄소를 넣어 강도를 높인 것을 탄소강이라고 합니다. 여기에 추가로 크롬같은 특정 성분들을 섞으면 스테인리스강같은 특수강(또는 합금강)이 되는 것이고요.
금형강은 마모나 변형, 부식이 잘 안 되도록 가공한 특수강 중의 하나입니다. 그만큼 탄소강보다 비싸겠죠.
금형 설계에 따라 금형강으로 코어를 만들고 나면 후처리가 필요합니다.
수명을 길게 하기 위한 열 처리, 약품 부식 등의 표면 처리, 모서리를 날카롭게 하기 위해 방전가공(Electrical Discharge Machining)을 하기도 합니다. 제품이 나오는 곳이기 때문에 신경써서 가공해야겠죠.
금형 제작 단계에서 중요한 것은 낙장불입, 웬만하면 수정하지 않는 것이 좋습니다.
금형을 수정할수록 품질도 안 좋아지게 됩니다. 사출 설계 및 금형 설계 단계에서 최대한 수정을 마무리하는 것이 좋습니다. 금형 수정 단계에서 좀 더 자세히 설명할게요.
4) 시사출 – 제대로 테스트해보자
시사출은 금형 제작 완료 단계에서 금형의 품질을 검토하고, 고객이 원하는 수준의 제품 품질을 확보하기 위해 하는 작업입니다.
제조 과정에서 T0, T1, T2 이런 말을 많이 듣게 되실텐데요. T0는 금형을 만들고 나서 금형 자체를 시험해보기 위해 뽑아보는 것이고, T1부터 시사출 과정이라고 합니다. 제대로 성형되어 사출되는지 확인하는 것이죠.
즉, 각종 테스트를 해봐야 합니다. 원하는 색이 제대로 나왔는지 컬러 칩과 비교해 보고, 표면, 치수, 내구도, 재질 등을 꼼꼼하게 확인해야 합니다.
요청한 재료를 제대로 썼는지도 보고, 내구도가 중요하다면 충격, 인장 압축 등 다양한 실험을 합니다.
플라스틱은 녹이는 온도, 금형에 주입하는 온도, 주입하는 압력, 주입하는 속도, 다 만든 뒤 식히는 속도 등에 따라 최종 결과물의 품질 차이가 클 수 있습니다.
금형 설계 단계에서 이런 것을 고려해서 금형을 제작했겠지만, 시사출 과정에서 금형과 수지, 성형 조건 등 다양한 변수들에 의해 원하는 만큼의 결과가 나오지 않을 수도 있습니다.
이럴 때 경험이 많은 제조 숙련자의 판단에 의해 금형을 세심하게 수정합니다.
5) 금형 수정 – 시사출 후 개선 작업
금형 수정은 형태를 수정하는 것으로 이해하는 경우가 많습니다. 형태 수정은 대부분 생산을 성급히 진행하면서 비롯되는데 매우 조심해야할 부분입니다.
따라서 개선을 위한 수정으로 이해하는 것이 바람직합니다.
금형 수정은 비용이 많이 들고, 가능/불가능한 지점이 아주 명확해집니다. 원하는 모양으로 수정을 못할 수도 있습니다. 위에서 말한대로 수정할수록 결과물 품질이 낮아지기도 합니다.
이 단계에서 중요한 것은 금형을 제작한 업체의 이야기를 듣는 것입니다.
금형을 오랫동안 만들어온 곳이기 때문에 어떻게 수정하면 비용이 적게 들지, 좀 더 쉬운 수정 방법은 무엇일지를 제안해줄 것입니다.
그것을 설계에 반영해야 시간 낭비를 줄일 수 있습니다.
이제 사출 및 금형 설계에서 왜 그렇게 양산 경험까지 있는 전문가가 설계하는 게 중요한 지 이해가 되실 것입니다.
제품을 만들어 본 하드웨어 스타트업에서 시제품과 제품 생산이 완전히 다른 단계라고 말하는 것은 양산 단계에서 금형 설계와 제작으로 이어지는 과정에 초보자가 통제불가능해 보이는 변수가 많기 때문일 것입니다.
양산은 시제품 단계와 다르게 본격적으로 큰 금액이 들어가고, 시간도 더 많이 들며, 쉽게 수정하기도 어렵습니다.
경험이 풍부한 제조 전문가를 찾는 것이 양산 단계에서 매우 중요한 일입니다.
이렇듯, 제조하기 위해서는 전문가들과의 소통이 필수입니다.
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