플라스틱 부품 제조의 세계에서는 사출 성형, 기계 가공 또는 압출과 같은 모든 공정이 중요한 위치를 차지합니다. 이러한 프로세스에 대한 혼란은 많은 산업 분야에서 지속됩니다. 이러한 혼란은 비용과 성능 모두에서 최종 제품에 중대한 영향을 미칠 수 있습니다. 다행스럽게도 특정 부품 생산에 적합한 재료와 공정을 선택하는 것은 플라스틱 전문가의 조언만 있으면 어렵지 않습니다. 몇 가지 질문과 프로세스에 대한 약간의 지식만 있으면 엔지니어는 목표 비용으로 강력한 성능을 제공하는 부품을 얻는 데 어려움이 없을 것입니다. 플라스틱 부품 제조의 세계에서는 사출 성형, 기계 가공 또는 압출과 같은 모든 프로세스가 있습니다. , 중요한 위치가 있습니다. 이러한 프로세스에 대한 혼란은 많은 산업 분야에서 지속됩니다. 이러한 혼란은 비용과 성능 모두에서 최종 제품에 중대한 영향을 미칠 수 있습니다. 다행스럽게도 특정 부품 생산에 적합한 재료와 공정을 선택하는 것은 플라스틱 전문가의 조언만 있으면 어렵지 않습니다. 몇 가지 질문과 프로세스에 대한 약간의 지식만 있으면 엔지니어는 목표 비용으로 강력한 성능을 제공하는 부품을 얻는 데 어려움이 없을 것입니다.

설계 고려 사항

작업할 공정이나 수지를 결정하기 전에 몇 가지 사항을 이해해야 합니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

  1. 성능 요구 사항 – 부품은 일단 설치되면 무엇을 해야 하며 어떤 종류의 힘과 스트레스를 견뎌야 합니까?
  2. 치수 속성 – 제작된 구성 요소의 필요한 크기와 모양은 무엇이며 어떤 표면 품질이 필요합니까?
  3. 목표 비용 – 어떤 종류의 예산으로 작업해야 합니까? 어떻게 그 예산이 목표 이하로 유지하면서 부품 성능을 최대화할 수 있습니까?

설계 엔지니어의 경우 처음 두 가지는 기본 사항이며 답변을 위해 응용 지식 이상을 필요로 하지 않습니다. 그러나 비용은 잘 이해되지 않는 부분입니다. 이는 플라스틱 부품이 다른 재료, 특히 금속으로 만든 부품보다 항상 저렴하다는 가정이 많은 산업에 널리 퍼져 있기 때문입니다. 그것은 잘못된 가정입니다. 많은 고성능 폴리머는 부피 기준으로 가장 비싼 금속 합금보다 훨씬 비쌉니다. 사출 성형과 같은 공정 옵션은 단위 제조 비용을 줄이는 데 도움이 되는 최종 형태 옵션으로 성형을 제공하지만 엔지니어는 금형 자체의 비용을 고려해야 합니다. 사출 성형은 예상되는 생산 규모가 부품당 비용을 낮추기 때문에 종종 비용 효율적인 옵션으로 간주됩니다. 그러나 금형은 총 프로젝트 비용이 예기치 않게 증가할 수 있는 수천 개의 부품을 견딜 수 있도록 내구성이 매우 높은 금속으로 가공해야 합니다.

사출 성형은 비용을 고려하더라도 여전히 올바른 프로세스일 수 있지만, 스톡 형태에서 부품을 가공하면 값비싼 툴링의 필요성이 줄어들고 초기 부품의 배송 속도가 빨라진다는 점을 언급해야 합니다. 또한 기계 가공은 정밀한 이점을 유지하여 종종 더 나은 성능과 치수 다양성으로 이어집니다.

재료 선택

수백 가지의 수지를 사용할 수 있으며 대부분은 다양한 등급과 점도로 제공됩니다. 이 넓은 분야를 선별된 소수의 수지, 등급 및 점도로 좁히는 것이 재료 선택의 주요 임무이지만 거기에 도달하는 것은 몇 가지 중요한 질문에 답하는 것을 의미합니다.

여러 환경적 스트레스 요인이 있는 경우 여러 성능 특성을 제공할 수 있는 재료가 선택됩니다. 이러한 성능 특성 중 일부는 강도, 내마모성 및 투명도를 포함하는 반면 환경적 스트레스 요인에는 극한의 온도, 마모 또는 충격력, 부식성 화학 물질 및 햇빛이 포함될 수 있습니다. 모든 것을 종합하면 다음은 폴리머 공급업체에서 일반적으로 묻는 질문입니다.

  1. 부품이 많이 마모됩니까, 아니면 구조적 구성 요소입니까?
  2. 부품이 작동하는 온도 범위는 무엇입니까?
  3. 어떤 환경적 스트레스 요인을 고려해야 합니까?
  4. 부품이 충족해야 하는 최소 강도 요구 사항은 무엇입니까?
  5. 색상이나 투명도와 같은 외관 요구 사항이 있습니까?

이러한 질문에 대한 답은 후보 폴리머 분야를 좁히는 데 도움이 될 것입니다.

그러나 모든 수지는 성능에 영향을 미치는 다양한 등급으로 제공되기 때문에 이는 시작에 불과합니다. 각 그레이드는 다른 조성으로 만들어지며 수지 조성을 면밀히 고려해야 합니다. 다음은 다양한 등급과 가장 적합한 등급에 대한 간략한 검토입니다.

  1. 유리 또는 탄소 강화 수지 등급 – 이 등급은 우수한 강도와 강성을 위해 설계되었습니다. 또한 강력한 치수 안정성을 제공합니다.
  2. 흑연과 PTFE를 포함하는 마모 등급 – 이 등급은 내마모성을 극대화하고 마찰을 최소화하도록 설계되었습니다.
  3. 비보강 또는 유리 강화 등급 – 이 등급은 우수한 단열 또는 전기 절연을 제공하므로 절연체에 이상적인 재료 선택입니다.
  4. 비보강 등급 – 이 등급은 최고의 내화학성을 제공하며 최대 응력 수준이 충분히 낮으면 우수한 내피로성을 제공할 수 있습니다.

프로세스 선택

이 시점에서 등급 선택은 대부분 결정되지만 최종 수지 선택도 선택한 공정에 따라 달라집니다. 설계 엔지니어는 공정 선택이 수지 선택에 영향을 미치고 프로젝트 비용과 부품 성능에 큰 영향을 미칠 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 이번에는 사출 성형과 기계 가공 사이에 또 다른 빠른 요약이 필요합니다.

  1. 가공을 선택해야 하는 경우 – 부품을 큰 크기로 제작해야 하는 경우(벽 두께가 0.5” 또는 12mm 이상) 가공이 올바른 선택입니다. 또한 충격 강도와 인성이 우선시되거나 드래프팅 없이 엄격한 공차 내에서 부품을 제작해야 하는 경우 기계 가공이 가장 적합합니다. 마지막으로, 생산을 소규모(1년 동안 5,000개 미만의 부품 이하)로 유지하려면 가공이 비용 효율적인 옵션이 될 것입니다.
  2. 사출 성형을 선택해야 하는 시기 – 부품이 가공하기 어려운 기능으로 설계되었거나 더 많은 생산이 필요한 경우(연간 5,000개 이상의 부품) 사출 성형이 올바른 선택입니다.

수지와 공정을 모두 선택한 후에도 약간의 미세 조정이 남아 있을 수 있습니다. 이를 위해서는 폴리머 공급업체 또는 제조업체의 정보가 필요할 수 있습니다.

일반적인 문제는 가공용으로 설계되지 않은 수지 등급이 가공용으로 선택될 때 발생합니다. 압출 성형은 압출 공정 중 및 후 모두 우수한 강성과 강도를 제공하기 때문에 거의 항상 고점도 수지를 사용하여 생산됩니다. 기계 가공이 선호되는 부품 생산 공정인 경우 고점도 수지를 선택해야 합니다. 이렇게 하면 기계로 가공할 수 있는 스톡 모양이 생성될 수 있습니다. 전문적인 지침 없이 산업 명명법을 해독하는 것은 까다로울 수 있습니다. 예를 들어, Torlon 4203과 같은 일부 폴리머는 L로 얇은 벽 부품을 사출 성형하기 위해 지정된 저점도 등급을 나타냅니다. 대부분의 폴리머 등급은 번호로 식별되며 특정 번호 시리즈는 저점도 수지용으로 예약되어 있습니다. 예를 들어 Victrex의 150 등급 PEEK는 벽이 얇은 사출 성형 부품을 위한 저점도 등급이고 450 등급은 더 두꺼운 단면과 모든 압출 형상을 가진 부품을 대상으로 하는 고점도 등급입니다.

간단히 말해서 사출 성형은 가장 빠르고 효율적인 전환 경로이지만 시작 비용과 리드 타임과 같은 문제가 있을 수 있습니다. 압출된 형태로 부품을 가공하는 것은 부품 프로토타이핑을 위한 가장 빠른 경로일 수 있지만 부품이 표준 생산이 된 후에도 고려할 가치가 있습니다. 선택한 재료는 동일하게 들릴 수 있고 동일한 수지 상표명을 가질 수도 있지만 이러한 고려 사항을 무시할 때 공정 차이와 겉보기에 미묘한 등급 차이로 인해 예기치 않은 결과가 발생할 수 있습니다. 가장 안전한 방법은 가능한 한 빨리 재료 선택 프로세스에 프로세서를 참여시키는 것입니다. 많은 폴리머 등급에 대한 그들의 경험과 이해는 매우 중요하며 생산을 위해 엔지니어링 도면을 발표하기 전에 반드시 고려해야 합니다.

생산 단계에 대한 최종 참고 사항

많은 설계 엔지니어가 사출 성형과 기계 가공 사이에서 부품을 전환하는 동안 좌절감을 느꼈습니다. 동일한 수지를 사용한다고 해서 동일한 성능이 보장되는 것은 아닙니다. 예를 들어 기계 프로토타입은 훌륭하게 작동하지만 사출 성형 생산 부품은 더 나은 기능의 기계 부품보다 수만 달러가 더 많이 드는 사출 성형 부품에 적합하지 않습니다. 설계 엔지니어는 두 프로세스 모두에 수반되는 사항과 고려 중인 프로세스와 수지 등급 간의 차이점을 잘 이해하는 것이 중요합니다. 이미 언급한 것 외에도 이러한 차이점에는 섬유 배향, 섬유 길이, 커플링제, 착색 첨가제, 마모율, 인성 및 기타 여러 성능 속성이 포함될 수 있습니다.

플라스틱으로 설계할 때 재료 및 공정 선택은 까다로울 수 있지만 재료와 공정을 통합적으로 고려하면 설계 성공의 기회가 극대화됩니다.