금형 수축률 계산기란
금형 수축률 계산기는 플라스틱 재질별 수축률을 적용해, 목표 제품 치수를 얻기 위한 금형 치수를 역산하는 도구입니다.
계산 기준
금형 치수 = 제품 치수 × (1 + 수축률)
수축률은 재질마다 다르며, PP·PE는 1.5~2.5%, ABS는 0.4~0.7% 수준입니다.
변수 정의
| 변수 | 의미 | 단위 |
|---|---|---|
| 수축률 | 냉각 후 부피 감소 비율 | % |
| 제품 치수 | 목표로 하는 완성품 크기 | mm |
| 금형 치수 | 실제로 가공해야 할 캐비티 크기 | mm |
계산 가정
수축이 모든 방향으로 균일하게 일어난다고 가정한 단순화입니다. 실제로는 수지가 흐른 방향과 직각 방향의 수축률이 달라(이방성), 정밀 부품은 방향별 수축률을 따로 적용해야 합니다.
실제 설계 사례
목표 제품 길이 100mm, PP 수지(수축률 2%) 사용 시 금형 치수는?
- 금형 치수 = 100 × (1+0.02) = 102mm
- 즉 금형을 102mm로 가공해야 냉각 후 정확히 100mm 제품이 나옵니다.
플라스틱은 왜 줄어드나요
사출 성형은 녹인 수지를 금형에 밀어 넣고 식히는 공정입니다. 뜨거울 때 부피가 컸던 재료가 식으면서 줄어들기 때문에, 금형을 제품 치수 그대로 만들면 완성품은 항상 작아집니다.
결정성 수지(PP·PE·나일론)는 식으면서 분자가 규칙적으로 배열돼 크게 수축(1.5~3%)하고, 비결정성 수지(ABS·PC·아크릴)는 덜 수축(0.4~0.8%)합니다.
알아두면 좋은 이야기
- 수축은 수지가 흐른 방향과 직각 방향이 다릅니다. 얇고 긴 부품일수록 휨(warpage)이 생기기 쉽습니다.
- 살 두께가 두꺼운 부위는 늦게 식어 더 많이 줄어들어 싱크 마크가 생깁니다. 살 두께를 균일하게 하라는 원칙이 여기서 나옵니다.
- 수축률은 고정값이 아니라 금형 온도, 보압, 사출 속도에 따라 달라집니다. 카탈로그 값은 시작점일 뿐입니다.
- 금형은 보통 작게 파고 나중에 키우는 방향으로 잡습니다. 금속은 깎기는 쉬워도 붙이기는 어렵기 때문입니다.
- 유리섬유(GF)를 넣으면 수축률이 크게 줍니다. GF 30% 강화 나일론은 무보강 대비 절반 이하로 떨어지기도 합니다.
자주 묻는 질문
Q. 수축률은 어디 값을 써야 하나요?
재료 제조사의 데이터시트 값을 기준으로 하되, 실제 조건에 따라 시사출 결과로 보정하는 것이 원칙입니다.
Q. 왜 PP가 ABS보다 훨씬 많이 줄어드나요?
PP는 결정성 수지라 냉각 중 분자가 규칙적으로 배열되며 부피가 크게 줄기 때문입니다.
Q. 휨(warpage)은 어떻게 줄이나요?
살 두께를 균일하게 하고, 게이트 위치와 냉각 채널을 조정해 수축이 고르게 일어나도록 설계합니다.