벌집구조 시편 금형 제작

시편은 재료의 물성 연구나 강도 등을 측정하기 위해 제작되는 작은 조각입니다.
일반적으로 플라스틱 소재 시편 제작 시에는 해당 소재로 판형을 만든 뒤 규격에 맞게 자르는 방식으로 재가공합니다.

이런 경우 총 두 번의 가공으로 번거로울 뿐만 아니라 원하는 형태로 잘라내는 2차 가공 시 버려지는 소재의 양도 상당합니다.
신소재나 의료용 원재료는 가격이 고가인 경우가 종종 있어 상당한 비용이 버려지는 셈입니다.

납작한 시편 외에도 테스트 분야에 따라 때로는 다양한 형태의 시편제작이 요구될 수도 있습니다.

그런 경우에는 사출을 통해서 제작을 하게 되는데요.
하지만 일반적인 사출기의 경우 대량생산을 하기 위한 시스템이다 보니 시편 제작 같은 경우는 접근이 힘듭니다.
그 외에도 일반적인 사출기는 퍼징(제거-사출시 스크류에 잔존하는 기존 재료를 새로 사출할 재료로 밀어내는 작업)시 소모되는 원재료양이 많기 때문에 이 역시도 버려지는 비용입니다.

때문에 특히나 고가의 소재를 사용하는 경우 비용이나 시간활용 면에서 비합리적인 방식입니다.

시편제작의 경우 초소형 사출기 큐네스로 제작하는 것이 이점이 많습니다.
금형을 제작하여 사출을 할 경우 사용하는 원재료 양이 적기 때문에 퍼징시에도 적은 양으로 가능하고 형태만큼의 재료를 소모하기 때문에 퍼징시에 쓰이는 소량의 재료를 제외하고는 낭비되는 재료가 없습니다.
그리고 판 형태만이 아니라 다양한 형태로 제작할 수 있습니다.

초소형 사출기 큐네스로 시편을 소량의 원재료를 사용하여 수량이나 장소에 구애받지 않고 직접 제작할 수 있습니다.

큐네스글로벌에서는 여러 다양한 소재들을 큐네스로 사출 가능 여부 테스트를 종종 의뢰받는데요.
대부분은 무리없이 사출되며 시편 금형을 제작해 사출기와 함께 납품 됩니다.

이번에는 특이한 구조를 가진 시편 금형을 제작하게 되었습니다.
다른 점은 소재를 테스트하는 시편이 아니라 형태를 테스트하는 시편이었는데요.
벌집구조로 되어 있는 아치형 시편입니다.

형태가 독특하죠?
사출 시 구조가 간단할수록 사출에 들이는 힘이 적어집니다.
벌집구조 시편은 사출이 안 쉬울 것 같았습니다.
이리 보고 저리 봐도 사출 핸들을 당기기에는 많은 힘이 많이 필요해 보입니다.

하지만 매번 사출 시마다 온 힘을 쏟을 수는 없습니다.

큐네스는 수동사출기이기 때문에 기계로 압력을 주는 것보다는 약할 수밖에 없는데 약한 압력으로도 용융된 원재료가 저 사이사이에 원활하게 전달되어야 합니다.
그래서 금형 설계 시에 최대한 힘을 덜 쏟으면서도 제대로 성형이 될 수 있도록 하는 것이 관건이었는데요.
핀포인트 게이트 방식으로 총 3군데로 압력이 가해져 레진이 골고루 퍼질 수 있도록 설계했습니다.

보통 설계 시에는 금형에서 사출물 취출시 무리없이 빼내기 위해 빼기구배를 줍니다.
빼기 구배란 금형과 제품의 분리가 쉽도록 보이는 형태에 영향 없이 미세한 기울기를 주는 것입니다.
빼기 구배를 주지 않으면 사출물 취출시 많은 힘이 들어갈 뿐만 아니라 제품에 상처가 생길 가능성이 커 표면품질에 직접적인 영향을 줄 수 있으므로 금형 설계시 거의 필수적으로 들어가는 요소입니다.

하지만 시편의 아치 표면이 일자로 제작되어야 했기 때문에 구배 없이 제품 추출이 원활하게 이루어질 수 있도록 제작되어야 했습니다.

그래서 보통은 상하 코어 2개로 제작되던 금형을 원활한 취출을 위해 총 5개의 금형 블록으로 제작했습니다.

최 상단 블록은 런너판 그리고 가운데 3개의 블록이 형태를 잡아주는데요.
구배도 없는데다가 형태가 복잡하여 일반적인 형태로 금형을 디자인한다면 사출물이 금형에 꽉 맞물려 나오지 않을 것이 뻔했습니다.
그래서 외관 형태와 속 구조를 각 다른 블럭으로 제작하여 각 블록을 분리시켜 밀핀으로 쉽게 밀어낼 수 있도록 금형을 설계하였습니다.

해당시편의 사출과 취출 영상입니다.

수동 사출로 버거운 시편도 약간의 변경을 통해 조금 더 원활한 사출 제작이 가능했는데요.
여러 다양한 시도에 활용할 수 있을 것 같습니다.

큐네스글로벌에는 제품개발, 금형사출, 소량 제작, 시편 제작, 재활용품 등 다양한 제작 경험과
제품개발부터 양산까지 한 번에 가능한 큐네스솔루션이 있습니다.
도전을 준비 중인 분들은 꼭 큐네스글로벌로 연락 주세요.