다양한 플라스틱 성형 아이디어
플라스틱 제품/금형 개발 엔지니어와 협업하는 사람들을 위한 글
지금까지 대표적인 몇 가지 플라스틱 성형 방식에 대하여 알아봤다. 처음 사전적 정의를 보았을 때는 어려워 보였지만, 실제로 풀어서 이야기해보니 생각보다 쉽게 이해되는 느낌을 받았을 것이다.
여기까지 잘 따라왔다면, 앞으로도 전혀 문제없이 이해할 수 있다. 그럼, 자신감을 가지고 앞에서 소개한 금형기술 외에 다양한 플라스틱 성형에 대하여 간단하게 살펴보도록 하자.
① 인서트사출과 이중사출
인서트(insert) 사출이란 단어 그대로 삽입해놓고 사출하는 형태로, 금형 안에 별도의 부품을 넣어놓고, 그대로 플라스틱을 사출해, 미리 넣어놓은 부품과 사출한 플라스틱이 결합되어 하나의 부품처럼 성형되는 방식이다. 주로 플라스틱 제품을 나사로 결합하기 위해 나사의 볼트나 너트부분의 금속을 인서트해 사출한다.
이중사출이란 플라스틱 재질을 두 번 사출하여 결합된 하나의 플라스틱 부품을 얻어내는 사출법이다. 인서트 사출과 유사한 개념이지만, 하나의 금형에서 모든 성형이 완료된다는 점이 다르다. 금형의 한쪽에서 1차 사출 후, 회전하여 그 위에 2차사출을 한다. 주로 플라스틱과 플라스틱, 플라스틱과 말랑말랑한 고무느낌이 나는 재질을 사출하며, 주변에서 흔히 볼 수 있는 칫솔이나, 키보드 자판의 사출에 많이 사용하고 있다.
https://youtu.be/2E58dRLjMRU?si=8UlNXjk8CRMuwqxr
② 패밀리 금형
패밀리 금형이란 하나의 금형에서 여러 개의 사출품을 동시에 사출해내는 방법이다. 조립 전의 프라모델을 생각하면 쉽게 이해될 것이다. 작은 부품류에 주로 사용되며, 큰 부품을 패밀리 금형으로 제작 시 밸런스 문제로 제품이 정상적으로 사출되지 않을 수 있다.
여러개의 부품이 붙어있는 조립 전 프라모델③ 시트성형과 진공성형
시트성형은 말 그대로 플라스틱 시트나 필름을 만드는 성형법이다. 앞에서 배운 압출성형을 얇은 판 형태로 하여, 롤러를 통과시켜 얇게 펴는 성형방식이다. 캘린더 성형이라고도 하며, 여러 종류의 재료를 동시에 압출하여 성형하면 다층 시트로 성형도 가능하다.
진공성형은 다른 금형들과는 다르게 금형의 한쪽면만 가지고 성형한다. 플라스틱 시트에 열을 가해, 금형 위에 올리고, 금형에 있는 구멍을 통해 공기를 빨아들이면 플라스틱 시트가 금형에 달라붙어 성형된다. 복잡한 형상이나 깊은 형상은 위쪽에서 도구로 눌러 성형을 도와주기도 한다. 진공성형이 빨아들여 성형을 한다면, 반대로 위쪽에서 공기로 압력을 불어넣어 성형을 하는 방법은 압공성형이라고 한다. 진공과 압공을 동시에 사용하면 진공압공성형이라고도 한다. 요즘 많이 사용하는 일회용 배달용기가 이 방법으로 성형된다.
https://youtu.be/44vM0iJ2BgU?si=G4I9Rn_OqV2jm4Po
④ 발포성형
발포성형은 흔히 스티로폼이라고 불리는 재료의 성형 방법으로, 플라스틱 재료에 발포제를 섞어서 성형하면 플라스틱 소재 사이에 공기층이 있는 스티로폼으로 성형이 된다. 주로 폴리스타이렌(PS, PolysStyrene)소재를 사용하여 발포 폴리스티렌(EPS)을 만드는데 사용된다. 영어로는 스티로폼(Styrofoam), 독일어로 스티로폴(Styropor)이라 불린다.
최근에는 발포제를 넣지 않고 플라스틱 사이에 공기가 들어가도록 발포성형하여 자동차 등에 들어가는 플라스틱 부품을 경량화 하는데에 사용되기도 한다.
⑤ 3D프린팅
3D프린팅은 말 그대로 3D 형상을 인쇄하듯 뽑아내는 방식이다. 3D프린팅에도 여러가지 방식이 있지만 간단하게 설명하자면 원재료를 녹여서 적층하듯 쌓아가고 이를 경화하여 성형하는 방식이다.
한때는 3D프린팅이 산업 전반에 엄청난 변화를 가져올 것이라 예측되었지만, 성형에 오랜 시간이 걸려서 대량생산에는 적합하지 않아 주로 목업이나 시제품의 제작에 활용되고 있다.
이처럼 새로운 아이디어와 기존의 방법들을 응용하여 다양한 방법으로 플라스틱은 성형되고 제조되고있다. 지금까지 플라스틱 성형을 위한 금형의 종류에 대하여 알아보았다면, 다음 장에서는 실제 디자인에서 금형개발까지 엔지니어들만 알고있던 프로세스에 대하여 살펴보도록 하자.
프라모델 이미지 - Pixabay
