사출 성형은 두 가지 요소에 특히 엄격합니다. 빼기 각도와 언더컷입니다. 어느 하나라도 잘못되면 공장은 부품을 깔끔하게 이형하지 못하거나 금형 자체를 열 수 없게 됩니다. 두 문제 모두 CAD 렌더에서는 보이지 않으며, 3D 프린팅이나 CNC 프로토타이핑 단계에서도 드러나지 않습니다. 강철 금형이 이미 가공된 후에야 나타납니다.
이 글은 각 문제가 무엇인지, 왜 발생하는지, 그리고 STEP 파일을 견적 요청 전에 어떤 면을 먼저 확인해야 하는지를 설명합니다.
빼기 각도란 무엇인가?
직선 뽑기 사출 금형에서 모든 벽면은 금형이 열리는 방향으로 약간 기울어져 있어야 합니다. 그 기울기가 빼기 각도이며, 수직 방향으로부터의 각도(도)로 측정됩니다.
이유는 열적 특성에 있습니다. 용융 플라스틱이 금형을 채우고 냉각되기 시작하면 수축합니다. 부품 외면에서는 플라스틱이 캐비티 벽에서 멀어지는 방향으로 수축해 자연스럽게 분리됩니다. 그러나 내면, 즉 코어, 보스, 리브 주변에서는 플라스틱이 기둥을 쥐는 주먹처럼 강재에 단단히 달라붙습니다. 내벽이 완전히 수직이면 이젝터 핀이 강한 마찰력을 이기며 부품을 강재에서 직접 끌어내야 합니다. 그 결과 드래그 마크라고 부르는 긁힘과 찰과 흔적이 생산 배치 전체 부품 표면에 나타납니다. 심한 경우 이형 과정에서 부품이 뒤틀리거나 파손됩니다.
약간의 기울기만 있어도, 단 0.5도만 있어도, 금형이 열리는 순간 즉시 공기 틈이 생겨 부품이 깔끔하게 분리됩니다.
중요한 수치
필요한 빼기 각도는 설계의 표면 마감에 따라 달라집니다.
- 매끄럽거나 광택 있는 표면: 절대 최솟값은 면당 0.5도입니다. 실제로는 1~2도가 표준 권장 범위이며 대부분의 금형 제작사가 기본으로 사용하는 값입니다.
- 가벼운 텍스처 (미세한 그레인 패턴 등): 면당 최소 3도.
- 무거운 텍스처 (깊은 그레인 또는 가죽 느낌의 패턴): 면당 5도 이상.
Mold-Tech 텍스처 및 유사한 업계 표준의 경우, 엄격한 규칙은 1도 기본 각도에 텍스처 깊이 0.001인치(0.025mm)마다 1.5도를 추가하는 것입니다. 깊이 0.003인치의 중간 그레인이라면 최소 1 + (3 × 1.5) = 5.5도가 필요합니다. 이 기준을 지키지 않으면 이형 시마다 표면 텍스처가 강재에 끌려 긁힘이 발생합니다.
디자이너가 자주 놓치는 면
CAD 도구는 벽을 정확히 90도로 돌출시키기 쉽습니다. 빼기 각도는 나중에 추가하거나 잊혀지는 경우가 많습니다. 가장 자주 누락되는 면은 다음과 같습니다.
보스 내벽. 스크류 보스는 냉각 중 코어 강재를 단단히 붙잡는 속이 빈 원통입니다. 수축 방향이 불리하게 작용하기 때문에 내면은 외면보다 더 많은 빼기 각도가 필요합니다. 일반적인 권장 사항은 내면에 최소 1도, 외면에 0.5도를 적용하는 것입니다.
리브 벽. 리브는 강재의 블라인드 홀에서 성형되는 주 벽 돌출부입니다. 면당 최소 0.5도의 빼기 각도가 필요합니다. 복잡한 점은, 빼기 각도가 리브 벽을 높이에 따라 좁히기 때문에 빼기 각도가 너무 크면 리브 상단이 위험할 정도로 얇아져 플라스틱이 끝까지 채워지지 않을 수 있습니다. 표준 지침은 리브 높이를 리브 베이스 두께의 약 3배 이하로 유지하고 이형에 필요한 최소 빼기 각도를 사용하는 것입니다.
깊은 포켓 내면. 깊은 내벽은 얕은 것보다 코어를 더 강하게 붙잡습니다. 피처가 깊을수록 깔끔하게 분리되기 위해 더 많은 빼기 각도가 필요합니다.
텍스처를 적용할 면. 디자이너가 설계 후반에 텍스처 사양을 추가하면서 해당 면의 빼기 각도를 재검토하지 않는 경우가 있습니다.
언더컷이란 무엇인가?
언더컷은 금형의 개방 방향에 수직으로 위치한 형상, 즉 강재를 감싸는 고리입니다. 일반적인 직선 뽑기 금형에서 두 개의 반쪽은 맞물렸다가 직접 분리됩니다. 설계에 뽑기 방향에 대해 옆으로 가는 형상이 있으면 금형은 해당 형상을 부품에서 뜯어내지 않고는 열릴 수 없습니다. 이를 다이-록이라고 합니다.
CAD 소프트웨어에는 금형이 어느 방향으로 열리는지에 대한 개념이 없기 때문에 언더컷은 CAD에서 항상 명확하지는 않습니다. 금형이 해당 형상을 이형시킬 수 없다는 사실을 깨닫지 못한 채 5분 만에 아름답고 기능적인 스냅핏 후크를 모델링할 수 있습니다.
우발적 언더컷을 만드는 형상
측면 구멍과 환기 창. 포트, 스피커 그릴, 환기를 위해 수직 측면 벽에 구멍을 배치하면 언더컷이 생깁니다. 금형 강재가 구멍의 한쪽 면을 성형하지만 직선으로 후퇴할 수 없습니다. 사이드 액션 캠 또는 바이패스 강재가 필요합니다.
스냅핏 후크와 클립. 단단한 바닥면에서 돌출된 스냅핏 후크는 전형적인 다이-록입니다. 후크 아랫면이 금형 강재에 걸립니다. 표준 해결책은 후크 바로 아래에 패스스루 슬롯을 추가하는 것입니다. 이렇게 하면 두 금형 반쪽이 벽을 통해 만나 무빙 파트 없이 후크 아랫면을 성형할 수 있습니다.
측면 벽의 로고 문자와 볼록 레터링. 수직 측면 벽에 배치된 로고의 각 문자는 수평으로 돌출됩니다. 각 글자는 사실상 작은 언더컷입니다. 이젝션 전에 해당 벽을 후퇴시키는 사이드 액션이 없으면 문자가 금형 안에서 부품을 잠그거나 떼어져 버립니다.
O-링 홈과 나사산. 원통형 면을 감싸는 홈은 연속적인 언더컷입니다. 외부 나사산도 동일합니다. 이를 이형하려면 내부에서 분절적으로 안쪽으로 수축하는 콜랩서블 코어, 또는 나사산 코어 핀을 플라스틱에서 회전시켜 빼내는 유압 언스크류 장치 같은 복잡한 금형 메커니즘 중 하나가 필요합니다.
캡 또는 쉘 내면의 립 림과 내부 오목부. 속이 빈 부품 내면에 있는 안쪽을 향한 능선이나 딤플에는 리프터가 필요합니다. 이젝션 중 대각선으로 이동하는 금형 코어 내부의 경사 메커니즘입니다.
언더컷 수정 비용
유일한 경제적 해결책은 형상을 금형의 뽑기 방향에 맞게 재설계하거나, 신중한 형상 검토가 필요한 바이패스 강재를 추가하는 것입니다. 재설계가 불가능한 경우 공장은 금형에 무빙 메커니즘을 추가합니다.
- 사이드 액션 슬라이드: 측면 구멍 같은 외부 언더컷에 사용합니다. 공구 복잡성과 비용이 증가합니다. 가장 단순한 코어 무빙에도 상당한 비용 프리미엄이 붙으며, 슬라이드 메커니즘 가공에만 통상 50~80시간의 금형 제작 시간이 소요됩니다.
- 내부 리프터: 얕은 내부 언더컷에 사용합니다. 사이드 액션보다 제작이 어렵습니다. 통상 100~200시간의 금형 제작 시간이 필요합니다.
- 언스크류 메커니즘 또는 콜랩서블 코어: 나사산과 연속 내부 홈에 필요합니다. 가장 복잡한 방법으로, 추가 금형 제작 시간이 200~300시간 필요합니다.
이러한 메커니즘은 무빙 파트가 마모되고 생산 배치 사이에 서비스가 필요하기 때문에 장기적인 금형 유지 비용도 증가시킵니다.
면별 검사 없이 이 문제들을 발견하기 어려운 이유
빼기 각도와 언더컷 문제 모두 외관 문제가 아닌 형상 문제입니다. CAD 소프트웨어에서 완전히 완성되고 기능적으로 보이는 부품도 빼기 각도가 0도인 벽과 세 개의 다이-록 형상을 가질 수 있습니다. 일반 CAD 도구는 기본적으로 이러한 조건을 강조 표시하지 않습니다. 모델을 전체적으로 보는 일반 검토에서는 보스 내벽, 리브 베이스, 클립 아랫면을 놓치기 쉽습니다. 이 면들은 외부에서 보이지 않기 때문입니다.
면별 검사는 각 면을 개별적으로 금형의 뽑기 방향과 대조해, 빼기 각도 기준치 미달인 특정 면을 식별하고, 어떤 형상이 잠금 상태를 만들며 형상의 어느 쪽에서 발생하는지를 찾아냅니다.
Fabdose가 설계를 검사하는 방식
Fabdose는 STEP 파일을 사용자 컴퓨터에서 직접 읽습니다. 형상이 서버에 업로드되지 않습니다. CAD 파일은 로컬에 유지됩니다. 분석은 빼기 각도가 부족한 면과 언더컷을 만드는 형상을 식별한 다음, 각 문제에 대한 설명을 생성해 AI가 처리하고 계정에 동기화합니다. 일반적인 제품 외장 또는 소비자 부품의 경우 검사에 약 1분 정도 소요됩니다.
현재 분석은 빼기 각도와 언더컷 조건에 대해 면 수준의 세밀도로 사출 성형을 다룹니다. 웰드 라인이나 싱크 마크처럼 유동 시뮬레이션이 필요한 결함은 형상만으로 결정되는 것이 아닌 재료, 게이트 위치, 벽 두께 비율에 따라 달라지므로 현재 감지하지 않습니다.
STEP 파일이 준비되어 있다면, 공장에 보내기 전에 바로 드롭해 리포트를 받을 수 있습니다.