[파트너 기고] 금형사출 전문 ‘티어원’
금형 사출은 제품을 양산하는 가장 대표적인 제조 방식입니다. 기구설계나 시제품 제작을 위해 캐파(CAPA) 서비스를 이용하는 고객들도 제품 양산을 고려한다면 결국 시제품 테스트 후 금형 제작을 의뢰하게 됩니다.
이처럼 제조업계에서 가장 일반적으로 사용되는 방식이지만 막상 금형, 사출업계에서 일하는 분이 아니라면 실제로 금형이나 사출하는 장면을 직접 본 사람은 거의 없을 겁니다. 필자 또한 제조업에 종사하기 전까지는 직접 금형을 본 적도 없고 관심도 없었으니까요.
이에 아직 금형과 사출 공정에 익숙하지 않은 분들을 위해 비즈니스 미팅 시 기본적으로 알아둬야 할 주요 용어들을 정리해 봤습니다. 금형을 다룰 때 가장 기본적인 내용들이지만 이것만 알아둬도 비즈니스 미팅이 한결 수월해질 것입니다.
금형의 기본은 ‘코어’와 ‘몰드베이스’
금형은 기본적으로 코어와 몰드베이스로 구성됩니다.
코어는 전체 금형에서 제품의 형상이 들어가 있는 부분을 가리킵니다. 그야말로 금형의 핵심이라 할 수 있죠. 몰드베이스는 코어를 감싸고 있는 부분을 말합니다. 단순히 둘러싸고만 있는 것이 아닙니다 금형을 움직이고 사출이 원활이 이뤄질 수 있도로 하는 장치들이 몰드베이스에 포함되어 있습니다.
아래 사진 왼쪽에서 파란색으로 표시한 부분이 금형의 코어입니다. 파란색 부분을 둘러싸고 있는 부분, 붉은색으로 표시한 부분이 비러 몰드베이스입니다. 정확히는 파란색 부분을 제외한 부분이 되겠죠.
위 사진에서 맨 오른쪽 사진을 보면 몰드베이스 측면에 파란색 튜브가 달려있는 것을 볼 수있습니다. 이는 사출 작업을 할 때 몰드베이스에 물이나 기름이 통과할 수 있도록 한 것입니다. 이 관을 통해 물을 순환시킴으로써 금형을 원하는 온도로 일정하게 유지할 수 있습니다. 이것을 현장에서는 냉각 또는 온수를 뚫는다고 합니다. 양산 금형에서는 베이스 냉각은 필수적입니다. 상황에 따라 내측 코어까지 구멍을 뚫어 관을 연결하기도 합니다.
금형 ‘한 벌’은 어떻게 구성될까요
금형은 보통 두 쪽이 모여 한 벌을 구성합니다. 실무에서는 주로 상측, 하측으로 표현합니다. 상측과 하측 모두 코어와 몰드베이스로 구성됩니다.
보통 고정되어 있는 부분을 ‘상측’, 영어로는 cavity라고 부르고, 움직이는 쪽을 ‘하측‘, 영어로는 core 라고 부릅니다. 또한 상측은 원재료가 투입되는 ‘런너’가, 하측은 제품을 금형으로부터 분리시키는 ‘이젝터핀‘이 위치합니다.
사출 작업이 이뤄질 때는 상측은 고정되어 있고, 하측만 좌우로 작동을 합니다. 사출 재료가 투입될 때는 금형이 닫혀 있는 상태이고, 재료 투입이 끝나면 작동부에 해당하는 하측이 좌측(혹은 우측)으로 이동하면서 금형이 벌어지게 됩니다. 제품이 상온에 노출되면서 순간적으로 냉각 및 수축이 발생하고, 이젝터핀으로 제품을 밀어내 취출하는 과정을 반복합니다.
비용을 줄이는 손쉬운 방법, 패밀리금형과 QDM
이번엔 패밀리 금형에 대해서 설명 드리겠습니다. 패밀리 금형은 하나의 금형에 2개 이상의 다른 형상의 제품이 가공된 것을 말합니다. 각 제품별로 별도 금형을 만드는 것보다 금형 비용을 절감할 수 있다는 장점이 있습니다. 각각 금형을 만드는 경우보다 몰드 베이스 비용을 줄일 수 있는 것이죠.
패밀리 금형을 만들기 위해선 패밀리 금형에 들어가는 각 제품들의 사이즈가 비슷해야 합니다. 중량이 비슷해야 금형 밸런스를 유지할 수 있기 때문입니다. 정밀한 제품의 경우에는 패밀리로 금형을 제작하는 것에 신중해야 합니다.
다음은 QDM입니다. QDM은 Quick Delivery Mold 의 약자로, 빠른 납기에 대응할 수 있는 일종의 간이 금형을 의미합니다. 소비재보다는 부품류를 제작할 때 납기를 줄이기 위해서 활용되는 방식입니다.
빠른 대응이 가능한 이유는 일반적인 금형 제작 방식처럼 코어와 베이스몰드를 각각 제작하는 대신, 코어만 제작하고 몰드베이스는 범용으로 사용할 수 있는 표준 몰드베이스를 사용하기 때문입니다. QDM을 이용하면 상대적으로 금형비를 절감하고, 납기를 단축시킬 수 있습니다.
빠르게 부품을 생산할 때 주로 사용되던 QDM이 최근엔 비용을 줄일 목적으로 소비재를 생산할 때 활용되기도 합니다. 제품의 시장 반응을 가늠하기 어려운 경우, 비용이 많이 드는 양산 금형을 제작하기 보다는 QDM을 활용해 소량을 먼저 생산한 후 시장 반응을 먼저 살피는 것입니다. 저예산으로 제품을 만들고, 제품과 시장을 테스트할 때 유용하게 활용되는 방식입니다.
다만, 정밀한 제품을 제작할 때는 QDM은 추천 드리지 않습니다. 어떤 용도의 제품을, 어느 정도 품질 수준을 목표로 만들 것이냐에 대한 신중한 검토가 필요합니다.
금형 입장에선 ‘필요악’ ‘게이트’와 ‘이젝터핀’
금형사출에서 제품상에 필요하지는 않지만, 불가피하게 자국이 생기는 것이 3가지가 있습니다. 게이트, 이젝터핀 자국, 파팅라인입니다.
게이트는 용융된 사출 원재료가 몰드베이스를 통해 제품의 영역으로 들어오는 입구입니다. 사출성형을 할 때 실린더에서 용융된 원재료는 노즐, 런너, 게이트를 통해 제품에 성형됩니다. 이 때문에 금형 사출 방식으로 생산되는 제품에는 반드시 ‘게이트 마크’가 생기게 됩니다. 게이트는 외관상 보기에 안좋기 때문에 보통 제품이 외부로 노출되지 않는 비노출면에 위치하게 설계하는 식으로 육안으로 확인되지 않도록 하는 것이 관건입니다.
이젝터핀은 실무에서는 ‘밀핀’이라고도 합니다. 밀핀은 정식용어는 아니지만, 제품을 밀어내는 핀이라는 의미로, 한국어와 영어가 혼합된 현장 용어입니다. 이젝터핀은 원형, 사각, 플레이트 타입 등 3가지 정도로 구분이 됩니다.
가장 많이 사용하는 것은 원형 이젝터핀입니다. 제품에서 노출되지 않는 면에 위치시키는 것이 일반적입니다. 상황에 따라 적당한 이젝터핀을 선택하는 것이 좋습니다.
또 다른 난관, ‘파팅라인’과 ‘언더컷’
다음은 ‘파팅라인’입니다. 앞서 설명드린 대로 금형은 상측과 하측으로 나눠집니다. 성형된 제품을 이젝터핀으로 밀어내고 취출하기 위해 금형을 상하로 나눈 것이죠.
금형이 상하로 나누어지는 구간에 파팅라인이 생깁니다. 일반적으로 파팅라인은 제품의 가장 하단에 위치시키는 경우가 많습니다. 다만, 제품의 구조에 따라서 불가피하게 파팅라인이 육안으로 확인되는 곳으로 이동할 수도 있습니다. 구조와 제품의 디자인에 따라 개발사와 제조사간에 긴밀한 협의가 필요합니다.
마지막으로 ‘언더컷’입니다. 언더컷은 금형을 열어 제품을 금형으로부터 빼낼 때, 이를 어렵게 만드는 구멍이나 홈 등을 말합니다. 정상적인 방법으로는 제품을 꺼내기가 어려운 구조인 것이죠. 디자인이나 코어를 변경하거나 슬라이드 금형을 만드는 식으로 해결이 가능합니다.
다만, 변경 코어나 슬라이드를 사용해 해결하는 경우 금형비 상승의 원인이 될 수 있습니다. 가능하면 제품의 구조(디자인)를 변경해 해결하는 것이 좋습니다.
※ 이 글은 캐파(CAPA) 파트너인 사출 성형 전문 제조업체 (주)티어원’의 이민형 대표님께서 작성해 주셨습니다.
온라인 제조 플랫폼 캐파(CAPA)에서는 (주)티어원를 비롯해 플라스틱 성형 제품 생산을 도와드릴 국내 최고 수준의 사출 성형 가공업체들을 만날 수 있습니다. 제조 방식에 대한 지식이 부족하거나 도면이 없더라고 걱정하지 마세요. 캐파 파트너스(제조업체)가 초보 고객도 쉽게 원하는 제품을 만들 수 있도록 제품 디자인부터 기구설계, 실제 제품 제작까지 전 과정을 지원해 드립니다.