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MFG 48 3D 프린팅 ICT 디바이스랩 FAB 기술 세미나 사출 금형에 금속 3D 프린팅을 더하다 에디터·사진 | 김란영 | 자료제공 | 센트롤 금속 3D 프린터는 설계의 자유도가 매우 높아 일반 사출 금형으로는 수십 개의 부품을 조립해 만들어야 하는 복잡한 형상도 한 번에 출력 할 수 있 는 솔 루 션이다. 최 근 D f A M ( D e s i g n f o r A d d i t i v e Manufacturing)이 3D 프린팅을 제대로 활용할 수 있는 설계 방법으 로 주목받고 있으며 항공, 자동차 산업 분야에서는 이미 DfAM을 적 용해 경량화를 실현한 사례가 속속 나오고 있다. DfAM을 사출 금형 가공에 적용할 경우에는 생산성 향상도 기대할 수 있다. 지난 9월 6일 인천에서 열린 ICT 디바이스랩 FAB 기술 세미나에서 센트롤 이정석 스마트제조기술 연구소장이 DfAM을 적용해 기존 사출 금형의 문제 점을 보완할 수 있는 금속 3D 프린팅 활용 방법을 소개했다. 사출 금형의 걸림돌 사출 금형은 고분자 화합물을 가열 용융시킨 후, 금형의 형상대로 냉 각해 제품을 성형하는 가공 방법이다. 쉽게 말해 붕어빵을 찍어내는 틀을 만드는 작업이다. 한번 틀을 제대로 만들어 놓으면 계속해서 똑 같은 제품을 찍어낼 수 있어 제품을 양산하는 데 있어 압도적으로 많 이 사용하는 제조 방식이다. 사출 금형의 사이클 타임 비율을 살펴보면 70%가 열을 식히는 시간 이다. 금형 사이에 물길을 설계해 냉각수가 흐르게 해 플라스틱을 식 히는데, 기존 가공 방식으로는 직선형으로 냉각수로를 설계할 수 밖 에 없다. 제품 형상에 따라 식혀야 하는 열의 온도가 다르지만 전체를 동일하게 열을 식혀주는 직선형 냉각수로로는 냉각 시간이 오래 걸릴 수밖에 없다. 또한, 제대로 열을 식혀주지 않으면 플라스틱이 금형에 달라붙거나 녹아서 수축하는 현상이 발생하고 이는 불량으로 이어진 냉각 단계기계 구동 시간 사출 시간 유지 압력 단계 출처: Eos tooling application 사출 금형의 사이클 타임 형상 적응형 채널 설계 Printing 완성 제품 설계 Metal 3D Printing - 제작 시간 : 154 시간 - L : 0.03 / P : 230 / S : 800 Plastic 열처리 및 커팅 Slicing 후가공을 통해 완성 형상 적응형 냉각 채널 설계 및 제작 과정 실제 센트롤에서 형상 적응형 냉각 채널을 적용한 사출 금형 가공 시간을 테스트한 결과, 금형 사출 사이클 타임은 109초에서 60초로 줄어 45% 생산성이 향상됐다.