안녕하세요 시제품 개발 전문기업 디자인웨일입니다.
오늘은 양산비용을 낮추는 설계에 대해서 알아보도록 하겠습니다.
1. 금형제작비용이 비싸지게 되는경우
금형은 대량생산에 유리하지만 초기 금형 제작시 비용 부담이 높습니다.
금형의 제작 비용이 비싸지는 이유에는 다양한 이유가 있습니다.
우선 금형제작은 제품의 복잡성에 따라 비용이 증가합니다.
형상이 복잡하면 복잡할 수록 금형의 구조도 복잡해집니다.
이 금형의 구조에 따라서 소재량, 생산시간이 더 늘어날 수도 있습니다.
그리고 제품의 부품 수량이 많거나 사이즈가 크다면 금형의 부피 또한 커져야 합니다.
그럴 경우에는 소재 비용부터 사출기기까지 커져야 합니다.
이로 인해 발생하는 여러 비용들은 생산 비용 증가로 이어집니다.
마지막으로 여러 개의 금형을 제조해야 하거나 사출물에 구멍이 많은 경우에도
금형제작비용이 증가하게 됩니다.
2. 양산비용을 줄이는 방법(+개당 단가 낮추는 법)
다음은 양산비용을 줄이기 위한 3가지 고려사항입니다.
1. 작은 디테일 최소화(언더컷 제거)
2. 제품 면 두께 줄이기(리브)
3. 사출방법 고려(양산 개수)
① 작은 디테일 최소화(언더컷 제거)
제품에 디테일이 늘어나면 가공 비용과 후가공 시간이 늘어납니다.
디테일을 표현하기 위해 금형을 정교하게 제작해야 하기 때문입니다.
그 예로 언더컷 구조가 있는데요.
언더컷이란 금형의 개폐 운동만으로 사출물을 꺼낼 수 없는 형상을 말합니다.
언더컷구조 같은 경우에는 프레스 금형과 사출 금형 등 다양한 가공 기술이 필요하며
슬라이딩 구조로 금형을 제작하게 되면 금형의 구조가 복잡해져 비용이 늘어나게 됩니다.
뿐만 아니라 생산 속도까지 저하시키기 때문에 가능하면 언더컷을 피하는 것이 좋습니다.
* 프레스 금형과 사출 금형
*프레스 금형 : 직선 왕복 운동을 하는 프레스 기계에 금형이라는 특수 공구를 설치하여 금속 제품을 성형 가공하는 금형
*사출 금형 : 고분자(플라스틱 합성수지)재료를 가열 용융 또는 반용융 상태에서 강한 압력을 가하여
코어(core)와 캐비티(cavity) 사이의 빈 공간에 주입, 냉각시켜 성형품을 만드는 금형
② 제품 면 두께 줄이기(리브)
제품이 면 두께를 줄일때는 흔히 살빼기와 리브설계가 함께 사용됩니다.
○ 살빼기
사출 제품의 두께를 "살"이라고 부르는데요.
살은 제품의 강도를 결정하게 되는데 살이 두꺼울수록 냉각되는 속도가 느려지고
제작에 더 긴 시간이 소요됩니다.
원하는 강도 내에서 최대한 두께를 줄이는 것이 좋습니다.
살빼기를 한 제품에서 강도를 보강하기 위해서 리브를 추가하기도 합니다.
○ 리브
벽을 너무 두껍게 만들면 사출물에 뒤틀림과 수축 등 여러가지 결함이 생길 수 있습니다.
또 냉각 시간이 길어지기 때문에 생산성이 낮춰집니다.
만약 두께를 줄이고 연결된 살을 붙여 설계하면
보다 적은 부피로 동일한 성능을 가진 부품을 만들 수 있습니다.
권장 두께 이상의 리브는 표면의 결함을 야기할 수 있기 때문에
하나의 두꺼운 리브보다 여러 개의 얇은 리브를 설치하는 것이 효과적이며
리브의 방향은 금형 내 수지의 흐름 방향과 같은 방향으로 설계해야합니다.
③. 사출방법 고려(양산 개수)
제품 양산을 할 때 양산 개수를 고려하면
양산비용을 줄이는 데 큰 도움이 될 수 있습니다.
양산방법에는 크게 금형과 QDM, 진공주형이 있습니다.
금형은 가공된 틀에 액체 상태의 플라스틱 재료를 주입해 성형하는 공법이며
대량생산에 적합하며, 플라스틱 가공과 양산에 특화되어 있습니다.
QDM은 2D도면 또는 3D CAD 파일을 활용하여 제품의 본을 떠
표준사이즈로 제작된 몰드 베이스를 활용하는 방법입니다.
비용이 저렴하고 소량 사출에 용이하여 성형과정이 수작업이라 대량으로 제작할 때 단가가 더 높지만
필요할 때 원하는만큼만 제작하기 때문에 재고 부담에 대한 리스크가 최소화됩니다.
진공주형은 액상의 제품 재질과 경화재를 혼합한 유동성 재질을 진공상태로 만들어서
실리콘 재질의 형틀에 주입해 굳혀 고체화 시켜 제품을 제작하는 방법입니다.
금형 사출에 비해 제작속도가 최소 10배 이상 빠르고 실리콘이라서 소량생산에 적합합니다.
그리고 금액 또한 저렴해 디자인 수정과 재질 변동에 빠른 대응이 가능합니다.
각 사출방법은
금형은 100,000개 이상 대량 사출
QDM은 1000개 이상 ~ 3000개 이하
진공주형은 2 ~ 15개를
제작할 수 있습니다
정리하자면
금형>>QDM>>진공주형
순으로 대량생산 또는 소량생산이 가능합니다.
오늘은 양산비용을 낮추는 설계에 대해 알아봤습니다.
시제품제작 상담과 제작의뢰는
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지금까지 시제품 개발전문기업 디자인웨일이었습니다.
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