플라스틱 제품개발 가이드

수축과 금형 치수 보정

성형품은 식으면서 줄어듭니다. 수축을 “없애는” 것은 불가능하므로 ① 수축률만큼 금형을 크게 가공하고 ② 설계로 수축 편차(휨·싱크)를 줄이는 두 가지로 대응합니다.

치수별 금형 캐비티 치수 제품 치수를 입력하면 금형 치수를 계산합니다

결정성 수지는 많이, 비결정성 수지는 적게 줄어듭니다 (제이몰드 수축률 자료의 대표값 기준)

수축 편차(휨·싱크)를 줄이는 설계 원칙

언더컷 — 없애는 것이 1순위

언더컷은 금형이 열리는 방향으로 빠지지 않는 형상입니다. 해결책 순서는 ① 설계로 없애기 → ② 강제취출 → ③ 금형 기구(슬라이드·리프터)입니다. ③은 금형비·사이클·유지보수가 모두 늘어납니다.

언더컷 판정 마법사 형상 종류를 고르세요

강제취출(스트립) 가능 여부 계산

링 모양 언더컷은 제품이 휘면서 빠질 수 있습니다. 지름 D(언더컷 최대) · d(언더컷 안쪽)를 넣으세요.

내측 걸림 턱(스냅 캐치) — 창으로 풀까, 리프터로 풀까 박스·캡 안쪽 벽의 걸림 턱

박스·캡 제품의 안쪽 벽에 있는 걸림 턱은 윗면이 코어가 내려가는 방향을 가로막는 언더컷입니다. 해법은 크게 둘입니다. 둘 다 금형사와 협의해 확정하는 부분이 있으니, 아래는 설계 초기에 방향을 잡는 용도로 보세요.

고르는 순서

• ① 없애기 — 턱 방향을 금형 열림 방향으로 돌리거나, 스냅 암(후크) 형태로 바꿀 수 있는지 먼저 봅니다.
• ② 강제취출 — 턱이 작고 수지가 유연하면 위 「강제취출 계산」으로 확인합니다. 강성 수지(PC·GF 강화 등)는 언더컷 비율 (D−d)/D 기준 약 2% 이내입니다.
• ③ 창을 낼 수 있나 — 기능·외관·방수·강도·전자파를 따져 구멍이 허용되면 A가 금형이 가장 단순합니다.
• ④ 창이 안 되면 리프터(B) — 턱이 깊거나 물러날 공간이 없으면 슬라이드·분할 코어 등을 금형사와 협의합니다.

리프터 이동량 계산 턱을 빼내려면 리프터가 얼마나 올라가야 하나

리프터는 올라간 높이 × tan(각도)만큼 옆으로 움직입니다 (DME: 리프터 이동 = 이젝터 스트로크 × tan 각도). 턱을 빼려면 수평 이동이 언더컷 깊이 + 여유 이상이어야 하므로, 필요한 수직 스트로크는 아래와 같습니다. 이 값은 턱을 빼내는 최소치입니다 — 제품을 코어에서 완전히 밀어내는 이젝터 전체 스트로크만큼 올라가면 리프터는 (전체 스트로크 × tan 각도)만큼 옆으로 더 가므로, 반대편 벽·리브·보스와 간섭하지 않는지는 그 전체 이동량으로 확인하세요.

직선 이동을 가정한 기하 계산입니다. 여유는 제품 크기·수지 수축에 따라 달라지며 정해진 표준값은 확인하지 못했습니다(큰 제품·고수축 수지일수록 크게 잡음). 각도·여유·가이드 구성은 금형사가 확정합니다.

금형 기구별 특징 필요하다고 판단되면 금형 설계자와 조기 협의

금형 기구의 비용·적용 한계는 금형사마다 다릅니다. 위 표는 방향을 잡기 위한 일반 설명입니다.

빼기구배 (Draft)

금형이 열리는 방향과 평행한 모든 면에는 구배가 필요합니다. 구배가 없거나 모자라면 취출 때 긁힘·변형·사이클 증가가 생깁니다. 부식(시보) 가공 면은 구배를 더 줘야 합니다.

일반 구배 기준 카드를 눌러 자료별 값을 비교

구배에 따른 벌어짐 계산

부식(시보) 면 구배 계산기

시보(부식) 면은 요철 때문에 구배가 모자라면 취출 시 긁힙니다. 기본 구배 + 부식 깊이에 비례한 추가 구배로 구합니다. 시보 번호의 실제 깊이는 부식 업체 견본·시험지에 적힌 값을 사용하세요.

• 구배가 모자라면 부식 깊이를 줄이거나 패턴을 순하게 하는 방법이 있습니다.
• 파팅 라인(PL)을 옮겨 구배를 둘로 나눌 수 있습니다.
• 슬라이드·리프터가 닿는 면, 셧오프(맞닿는) 면은 업체와 별도로 확인합니다.
• 대부분의 자료에서 '깊이 0.025 mm(1 mil)당 1~2°'로 같은 방향이지만, 자료 하나(수지 제조사·제작 업체)는 이보다 훨씬 작은 값을 적어 둡니다. 그래서 이 계산기는 큰 쪽(보수)을 권장값으로 둡니다.

보스 · 피스(나사) 조립 설계

나사 호칭경·수지·살두께를 넣으면 보스 외경, 파일럿 홀(밑구멍), 보스 벽, 체결 깊이 등을 계산하고 단면 그림을 그립니다.

보스 설계 규칙 카드를 눌러 자료별 값을 비교

리브 · 휨 · 싱크

리브는 살두께를 늘리지 않고 강성을 올리는 방법이지만, 두껍거나 많으면 반대쪽 면에 싱크(움푹 패임)가 생기고 휨이 달라집니다.

리브 설계 규칙 카드를 눌러 자료별 값을 비교

휨(Warpage)이 생기는 이유와 대책

살두께 · 성형 불량 · 공차

싱크·웰드라인·충전 부족·휨 같은 불량의 상당수는 살두께와 유동 경로에서 시작됩니다. 설계자가 정하는 것(두께·R·형상)과 성형업체·금형사가 정하는 것(게이트·배기·성형 조건)을 나눠 보여 줍니다. 아래 수치는 모두 설계의 출발점이며, 금형 구조 사항은 설계 초기에 금형사와 협의하세요.

수지별 살두께 권장 범위 시작점일 뿐 — 확정값이 아닙니다

• 제작 서비스 업체의 일반 안내입니다(신뢰도 보통). 그레이드·형상·게이트에 따라 달라지며, 두 업체의 값은 서로 가깝지만 같지 않습니다.
• 큰 부품·먼 유동에서는 이 범위의 최소값을 그대로 쓰면 충전이 안 될 수 있습니다. 게이트에서 가장 먼 곳까지의 유동 길이가 재료의 유동 능력(스파이럴 플로우 자료)을 넘지 않는지 성형업체와 확인하세요. (Covestro)
• 난연 등급(UL94)은 인증받은 최소 두께 이상에서만 유효합니다. 내전압·소음 차단 같은 성질도 두께에 따라 달라집니다. (Covestro)

① 살두께 편차 판정 공칭 대비 가장 두꺼운 곳과 얇은 곳

② 플로우 리더 · 제한기 치수 유동 균형용 — 위치·크기는 성형업체와 정합니다

③ 모서리 안쪽 R R/t로 평가

④ 블라인드 홀(코어) 길이 대 지름 코어핀이 흐름 압력에 휘거나 부러지는 한도

긴 코어는 용융 수지의 흐름 압력에 휘거나 부러집니다. 구멍 깊이와 지름을 넣으세요.

성형 불량과 설계·협의 구분 성형 조건은 설계자가 정하는 것이 아닙니다

플로마크·제팅 등은 근거 자료를 확인하지 못해 표에서 뺐습니다. 위 표는 원인과 책임 소재를 나누기 위한 안내이며, 실제 원인은 시사출 후 성형업체와 함께 확인하세요.

게이트 위치 — 설계자가 협의할 때 기준 Covestro 설계 가이드

• 이상적인 게이트는 충전 균형을 맞추고 유동 길이를 줄이는 부품 중앙 근처입니다. 하지만 외관상 게이트 자국·웰드라인, 금형 비용, 슬라이드·리프터 때문에 타협이 됩니다.
• 두께가 다른 부품은 가장 두꺼운 부분으로 게이트를 두어 보압 부족과 싱크를 줄입니다. 얇은 벽에서 두꺼운 벽으로 채우는 구조(thin-to-thick)는 피하고, 불가피하면 게이트에서 두꺼운 벽까지 플로우 리더를 둡니다.
• 게이트 주변은 잔류응력이 높고 게이트 제거 자국이 응력집중원이 됩니다. 나사 보스·스냅 암·고정점 근처로 게이트를 두지 않습니다.
• 유리섬유 수지는 흐름 방향 강도가 직각 방향의 2배 이상일 수 있고 수축도 직각 방향이 2~3배 큽니다. 하중 방향으로 흐르게 하고, 휨을 줄이려면 길이 방향으로 배향이 고르게 되는 게이트를 요청합니다.
• 긴 코어는 한쪽 유동 압력에 밀릴 수 있습니다 → 코어 둘레 대칭 게이트 또는 두께 보정. (길이:지름 한도는 위 「④ 블라인드 홀」 계산기)
• 유동 길이(게이트에서 마지막 충전 지점까지)가 재료의 스파이럴 플로우 자료를 넘지 않는지 확인하고, 경계이거나 두께가 들쭉날쭉하면 충전 해석을 요청합니다.

공차 — 개념만 안내합니다 등급별 수치는 규격 원문 · 성형업체 자료로

• 일반공차(등급)와 직접 공차를 나눕니다. 도면에 일반공차 등급을 한 번 적고, 조립·끼워맞춤·밀봉처럼 기능상 꼭 필요한 치수만 직접 공차를 적습니다. 직접 공차가 많을수록 금형 수정·검사 비용이 늘어납니다. (일반적인 도면 관행)
• 큰 치수일수록 허용 편차가 커집니다. 일반공차표는 호칭 치수 구간마다 허용 편차가 커집니다. 예로 OKW는 자사 열가소성 사출품에 DIN ISO 20457의 TG 6을 적용한다고 밝히고 있습니다.
• 금형 관련(W) · 비관련(NW) 치수가 따로 있습니다. OKW 표에서 비관련(NW) 치수는 금형 관련(W) 치수보다 허용 편차가 한 단계 넓습니다. 어떤 치수가 어느 쪽인지의 정확한 정의는 규격 원문 또는 성형업체에 확인하세요.
• 등급 번호가 클수록 느슨한 등급으로 알려져 있으나 이 도구는 1차 규격으로 확인하지 못했습니다. 어느 등급이 가능한지는 수지·형상·금형에 따라 다르므로 성형업체와 합의한 뒤 도면에 적으세요.
• 정밀 치수는 금형을 처음에 작게(강재 여유) 가공해 시사출 후 맞추는 방식이 일반적입니다. (② 수축·치수)

수축률 범위가 치수에 주는 영향 개념 예시 — 공차 보증이 아닙니다

스냅핏 — 캔틸레버 후크 계산기

조립할 때 후크가 얼마나 휘어도 되는지(허용 처짐), 그때 필요한 힘을 구합니다. 근거는 Bayer(현 Covestro)의 스냅핏 설계 가이드이고, 허용 변형률 표는 폴리카보네이트 계열 값뿐입니다.

처음 값은 Bayer 가이드의 예제 I(PC, l 19 · b 9.5 · 언더컷 2.4 mm, 진입각 30°, μ 0.6, Es 1815 MPa)에서 가져왔습니다. 원문은 허용 변형률의 1/2(2%)로 설계해 h = 3.28 mm, P ≈ 32.5 N, W ≈ 58.5 N을 얻습니다 — 이 도구에 h 3.28을 넣으면 같은 값(32.6 N · 58.6 N)이 나옵니다.

허용 변형률 ε 값을 고르거나, TDS 값으로 추정

힘 계산 (선택) Es를 비워 두면 힘 계산은 건너뜁니다

형상에 따른 허용 처짐 끝을 얇게 하면 같은 변형률로 더 많이 휩니다

스냅핏 설계 규칙 카드를 눌러 자료별 값을 비교

허용 변형률 · 마찰계수 표 원문 표 그대로

PP · PA66 · POM · ABS의 허용 변형률은 근거 자료를 확인하지 못해 표에 넣지 않았습니다. TDS의 항복변형률·파단신율로 추정하거나 수지 제조사·성형업체 값을 쓰세요.

• 마찰은 상대 속도·압력·표면 상태에 따라 달라집니다. 서로 다른 두 플라스틱은 표의 값과 같거나 약간 낮고, 같은 플라스틱끼리는 대체로 더 높습니다. (Bayer)
• 분리력도 같은 식으로 구하되 각도는 후크 뒷면의 각 α′를 씁니다. 뒷면이 수직에 가까우면 분리하기 어렵습니다. (Bayer)
• 변형된 상태로 오래 유지되는 후크는 응력 완화로 힘이 줄어듭니다. 예(Covestro 표 3-7, PC, 변형률 1.2% 유지): 초기 1.00 → 1개월 0.75 → 1년 0.67 → 6년 0.59.
• 후크 뿌리 가까이에 게이트·웰드라인이 오지 않게 성형업체와 협의하세요. 게이트 주변은 잔류응력이 높고, 스냅 암 근처 게이트는 피하라고 합니다. (Covestro)
• 후크 아래를 뚫어 언더컷을 없애는 방법은 ③ 언더컷에 있습니다. 수천 번 이상 반복하는 후크의 피로는 이 도구가 다루지 않습니다.

용도별 수지 선택 도우미

제품 종류를 고르면 일반적인 요구조건이 미리 채워집니다. 조건을 바꾸면 후보가 다시 정렬됩니다. 결과는 항상 2~3개 후보와 장단점이며, 최종 선택은 그레이드별 TDS(기술자료)로 확인해야 합니다.

필수 조건 맞지 않으면 후보에서 제외

중요도 필수 = 낮은 등급이면 제외 · 중요 = 가중 2 · 참고 = 가중 1

추천 결과

등급 기준 1~5는 대략적인 일반 경향이며 그레이드마다 다릅니다

출처 · 신뢰도 · 면책

주요 근거 자료

신뢰도 표시

• 높음 수지 제조사 1차 자료와 다른 자료가 일치
• 보통 자료 간 범위는 있으나 방향은 일치
• 낮음 자료끼리 크게 다르거나 단일 출처 — 부식 구배가 대표적

확인하지 못했거나 이 도구가 다루지 않는 것

• 부식 번호(시보)별 공식 깊이표는 구하지 못해 번호 데이터베이스를 넣지 않았습니다. 깊이(㎛)를 직접 입력하세요.
• 사출 공차 등급(ISO 20457, 구 DIN 16742의 TG 등급) 수치표는 유료 규격이라 넣지 않았습니다. 등급 이름(정밀·일반 등)과 번호의 대응도 1차 자료로 확인하지 못했습니다.
• 스냅핏의 PP·PA66·POM·ABS 허용 변형률은 근거 자료를 확인하지 못해 표에 넣지 않았습니다(PC 계열만 Bayer 표). TDS 값으로 계산하는 값은 추정치입니다.
• 살두께 변동 허용 25%는 Covestro 단일 출처이고 ±인지 총 변동폭인지 원문이 분명하지 않습니다. 계산기는 두 해석을 나눠 보여 줍니다.
• 모서리 R의 「0.5t」 같은 일반 관행 수치, 플로마크·제팅 같은 불량 대책은 1차 자료로 확인하지 못해 넣지 않았습니다.
• 식품접촉·난연(UL94)·내후 규제 사항은 깊이 조사하지 않았습니다. “확인 필요” 표시를 지우지 마세요.
• 보스 파일럿 홀은 나사 모양(Plastite, Delta PT 등)에 따라 다릅니다. 나사 공급사 표가 우선입니다.

그림에 대해

이 도구의 그림은 원리를 설명하려고 직접 새로 그린 도해입니다. 실제 도면 치수가 아니며, 비례는 단순화돼 있습니다.