설계 요인으로서의 가격
플라스틱 부품의 설계가 최종 비용의 대부분을 결정한다. 설계에 따라
생산비, 금형 제작비 및 조립비가 결정되며, 나중에 이를 최적화하려면
비용이 더 들거나 불가능한 경우가 많다.
재료 물성을 이용한 비용 절감
각 플라스틱 재료의 물성을 십분 활용하면 여러 측면에서
비용을 절감할 수가 있다.
다중 통합 기능 설계
여러 기능을 하나의 부품 내에 통합함으로써 부품 수를 줄인다.
저비용 조립 테크닉의 사용
스냅핏(snap-fit), 접합 조립, 리벳 조립, 2요소 기술(two-component
technology) 등
건조 수행 특성의 이용
윤활처리가 불필요해진다.
표면처리 생략
색깔, 내화학성, 내부식성, 절연 및 단열 특성 통합
조핵 처리
동일한
재료룬인데도 사이클 시간에 차이가 생기는 경우가 있는데, 이것은 냉각
단계에서 조핵 첨가제가 결정을 가속화하기 때문이다.
그림.1
마무리를 통한 비용
절감
이상에서 언급한 것 이외에도 다음과
같이 비용을 절감할 수 있는 방법이 있다.
제품 두께
제품
두께의 분포를 최적화하면 재료비와 생산 시간을 절약할 수 있다.
금형
2단금형,
스플릿 수 감소 등
허용 오차
허용
오차가 너무 엄밀하면 불합격률과 품질 관리비가 증가한다.
재료
셋업이
빨리 되는 재료를 선택하여 사이클 및 냉각 시간을 줄이고, 저휨성 수지(예;
미네랄 대 유리섬유 보강 비율을 최적화)를 사용하여 휨성으로 인한
문제를 줄인다.
각 단계별 부품 생산비 비교
사출 성형 부품은 성형기에서 방출된 직후, 더 이상의 마무리 가공없이
조립할 수가 있어야 한다. 마무리 가공이 필요한 경우, 플라스틱 부품의
생산 비용이 금속 설계 비용에 맞먹는 경우가 많다.(그림1)
설계가 생산비를 좌우한다.
제품 두께를 늘린다고 부품 강도가 반드시 증가하는 것은 아니지만,
생산비와 재료비는 틀림없이 증가하게 된다.(그림2). 반결정성 플라스틱은
셋업 과정에서 수축되는데, 이때 줄어든 압력 유지 단계에서 용융 수지를
공급하여 보충해 주어야 한다. 예를 들면, 제품 두께 1mm당 필요한 압력
유지 시간은 다음과 같다.(두께 3mm까지 적용됨)
- POM: 8초
- PA66 비강화: 4 - 5초
- PA66 강화: 2 - 3
(두께 3mm기준)
그림.2
전형적인 응용 예
단일
부품 생산시 기계 가공과 여러 조합 단계를 거쳐야 하는 금속 설계와는
달리 플라스틱 기술은 비용절감의 가능성이 많다. 예를 들면(그림3),
유도장치, 드라이브 로드, 스프링, 바브드렉 스냅핏(barbed-leg snap-fit)
성분 및 베어링 장치를 하나의 사출 성형 부품으로 생산할 수가 있다.
금속재료를 사용하는 경우 다섯 단계를 거쳐야 하며, 로드는 윤활 처리까지
해 주어야 한다. POM호모폴리머를 사용하는 경우 윤활 처리도
불필요하다.
바브드렉 스냅 핏 설계와 통합 힌지를 조립하면 부품
수가 줄어서 조립도 용이해지고 비용도 절감된다. 깨지기 쉬운 재료를
사용하는 경우 통합 힌지가 파손되면 다른 바브드렉 스냅 핏 성분이
잠금 기능을 대신하게 된다.(그림4)
부품 설계시 반드시 금형 캐비티도
설계해야 하며, 이에 따라 방출 시스템과 필요한 스플릿 수도 결정해야
한다. 언더컷 배치를 사려 깊게 하면 스플릿을 코어로 대체할 수가 있게
된다.(그림5)
그림.5
편집 : 이엔지폴리머