프로토타입 다이 캐스팅을 위한 최고의 가이드

플라스틱 및 금속 가공 산업에서, 다이캐스팅 프로토타입 는 재정적으로 비싼 것으로 간주됩니다.  부품 개발 프로젝트의 경우 리드 타임이 길어집니다. 하지만 최근 다이캐스팅 프로토타이핑 산업이 발전하면서 더 빠르고 경제적인 프로토타이핑 프로세스가 가능해졌습니다.

주요 전환점은 다이 캐스팅용 툴 제작 방식을 완전히 바꾼 기술 혁신인 컴퓨터 수치 제어(CNC) 가공의 등장입니다. 기존 방식으로는 4슬라이드 다이를 완성하는 데 약 8~10주가 소요되었지만, 이제 CNC 가공을 통해 동일한 작업을 1~2주 만에 신속하게 처리할 수 있습니다.

이와 함께 3D 설계 및 시뮬레이션 소프트웨어의 사용이 통합되면서 많은 사람들이 다이캐스팅 툴링을 제작할 수 있는 기회를 얻게 되었습니다. 3D CAD(컴퓨터 지원 설계) 기술을 사용하면 툴링 설계를 단 몇 시간 만에 쉽게 컴파일할 수 있습니다. 또한 고급 소프트웨어를 사용하면 3D 또는 3D 가상 프로토타입을 제작할 수 있어 생산 과정에서 문제가 될 수 있는 설계 결함을 식별하는 데 도움이 됩니다.

다양한 종류의 프로토타입 다이 캐스팅 방법에는 단일 캐비티 다이, 중력 주조, 래피드 프로토타이핑, 석고 몰드 프로토타이핑 및 기계 가공이 포함됩니다. 3D 프린팅 기술의 등장으로 프로토타입 제작의 범위가 놀랍도록 확장되었습니다. 또한 아직 탐색되지 않은 새로운 방법론이 도입되었습니다. 간단히 말해 다이캐스팅 프로토타입 는 제조 효율성의 원형을 나타냅니다. 다이캐스팅 프로토타입 제작의 진입 장벽이 낮아진 것은 CNC 가공과 3D 설계 소프트웨어의 등장 덕분입니다.

기술 우위의 시너지 효과는 비용 효율성을 높일 뿐만 아니라 제품 개발 시간을 단축시켜 현대 제조 방법의 혁신적 특징 중 하나로 여겨집니다. 이 문서에서는 프로토타입 다이캐스팅에 대한 유용한 정보를 제공합니다.

프로토타입 다이캐스팅이 제조 산업에 어떤 혁신을 가져올까요?

프로토타입 다이 캐스팅 는 현대 제조 기술의 기본 요소입니다. 복잡한 금속 부품을 제작할 때 비교할 수 없는 속도와 정확성을 제공합니다. 이 기술은 복잡한 형상을 높은 정확도로 재현할 수 있어 항공기, 가전제품 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다.

프로토타입 다이 캐스팅 은 견고한 플라스틱부터 고강도 금속까지 모든 소재를 활용할 수 있는 다재다능한 소재이며, 특히 다양한 성능 요구 사항을 충족하도록 제작되었습니다. 알루미늄 다이캐스팅 프로토타입은 가볍고 튼튼한 특성으로 높은 평가를 받고 있어 자동차 및 항공기 제조에 널리 사용됩니다. 아연.

또한 치수 안정성이 높고 부식이 잘 일어나지 않아 가전 및 통신 애플리케이션을 위한 저렴하고 복잡한 설계 부품을 제조할 때 상대적으로 중요한 요소로 간주됩니다. 또 다른 합금, 마그네슘  는 우수한 중량 대비 강도로 잘 알려져 있으며, 자동차 및 항공우주 산업에서 경량 구조물에 자주 사용됩니다.

프로토타입 제작에 다이캐스팅을 채택하면 다양한 이점이 뒷받침됩니다. 첫째, 다이캐스팅은 규모의 경제를 실현하여 낮은 단가로 정교한 부품을 대량으로 생산할 수 있습니다. 이러한 비용 효율성은 원활한 다이캐스팅 공정으로 인해 더욱 강화되어 생산 주기를 단축할 수 있으며, 이는 촉박한 일정을 맞추고 시장 출시 기간을 단축하는 데 중요한 요소입니다.

다이 캐스팅 프로토타입 제작을 위한 다양한 전략:

가장 적합한 다이 캐스팅 프로토타입 제작 전략은 가격과 리드 타임부터 중요한 제품 기능을 테스트할 수 있는 가능성까지 다양한 요인에 의해 결정됩니다. 수많은 옵션 중에서 단일 캐비티 프로토타입 다이와 중력 주조 방법이라는 두 가지 전략이 눈에 띕니다. 각 기법을 살펴보고 장점과 단점을 평가해 보겠습니다. 

단일 캐비티 프로토타입 다이 캐스팅:

중요한 제품 기능에 대한 엄격한 테스트와 평가가 필요한 경우 단일 캐비티 프로토타입 다이가 가장 적합합니다. 이 방식은 많은 응용 분야에서 매우 중요한 표면 마감과 같은 요소를 신중하게 검사하여 생산이 완료됩니다. 또한 다양한 설계 수정을 할 수 있는 유연성을 제공하므로 다음 생산 단계에서 비용이 많이 드는 재작업의 위험을 피할 수 있습니다.

단일 캐비티 프로토타입 다이 캐스팅 공정은 생산의 최종 단계에서 원래 다이의 인서트를 재사용할 수 있다는 점에서 중요한 이점이 있습니다. 또한 프로토타입 제작에서 생산까지의 시간을 단축하고 툴링 개발 비용을 절감할 수 있습니다. 또한 최종 금형 및 2차 트림 툴 제작에 소요되는 리드 타임이 단축되어 생산 공정의 효율성이 높아지며, 이는 경쟁이 치열한 제조 산업에서 매우 중요한 요소입니다.

그럼에도 불구하고 단일 캐비티 프로토타입 금형 공정은 나름의 장점이 있지만, 시간 제약이나 설계 불확실성이 주요 요인인 상황에서는 문제가 발생할 수 있습니다. 금형 설계 및 제작에 필요한 자본 지출과 납기는 최상의 결과를 보장하기 위해 프로젝트 사양에 대한 적절한 계획과 평가를 요구합니다. 

중력 캐스팅:

그러나 소규모 생산 시에는 저렴한 옵션인 중력 주조가 선호됩니다. 중력 주조는 단일 캐비티 프로토타이핑과 달리 비용 효율성과 빠른 리드 타임으로 높은 평가를 받고 있습니다.  그 결과 중력 주조는 다이캐스팅 프로토타입 제작 분야를 지배하고 있습니다.

중력 주조는 동전의 다른 면을 가지고 있는데, 다공성이 적어 피로 강도가 높다는 장점이 있습니다. 이 외에도 단점도 있습니다. 매우 정밀한 다이캐스팅 공정의 경우 추가 가공 작업이 필요하기 때문에 초기 비용 이점이 부분적으로 상실된다는 점이 두드러집니다. 또한 다이캐스팅처럼 초박형 벽 두께를 재현할 수 없기 때문에 일부 응용 분야에서는 3D 프린팅 기술 사용이 제한될 수 있습니다.

스테레오리소그래피 및 다이캐스팅:

다이캐스팅 고속 프로토타입 제작에는 광조형, 레이저 소결, 용융 증착 모델링 등 다양한 기술이 있습니다. 광조형, 레이저 소결, 용융 증착 모델링. 광조형 기술을 결합한 이러한 방법은 일반적으로 약 5주에서 8주 정도의 빠른 처리 시간을 제공합니다. 중력식 다이 캐스팅과 달리 이러한 프로토타입 기법은 다음을 사용합니다. 고압 다이캐스팅H-13 강철 금형은 복잡한 부품 형상을 최고 수준의 정밀도로 재현하는 데 사용됩니다.

주요 이점 신속한 알루미늄 프로토타이핑 의 장점은 생산 등급 소재의 특성과 재질에 매우 가깝다는 점입니다. 본격적인 생산에 사용되는 것과 유사한 물리적 및 열적 특성을 가진 재료를 합금하면 비용이 많이 드는 금형 제작이 필요 없는 철저하고 정밀한 제품 분석을 통해 프로토타입을 제작할 수 있습니다. 이것이 바로 이 기술이 툴링을 제작하는 동안 수만 개 단위의 소량 생산에 특히 적합한 이유 중 하나입니다.

그럼에도 불구하고 일반적으로 '스틸 공정'으로 알려진 다이캐스팅 쾌속 주조는 공정의 자연스러운 제약으로 인해 얇거나 높이 서 있는 디테일이 있는 부품에는 작동하지 않을 수 있다는 점을 언급할 필요가 있습니다. 

석고 몰드 프로토타이핑:

또한 알루미늄, 마그네슘, 아연 및 ZA 합금을 포함한 다양한 합금에 적합한 중력 기반 주조 방법을 활용하는 고무 플라스틱 금형 주조(RPM)라고 할 수 있습니다. 광조형 모델은 부품 형상을 빠르게 반복하고 수정하는 데 매우 중요한 요소인 몇 주 내에 빠른 프로토타입 제작을 달성할 수 있는 가장 좋은 방법입니다.

석고 몰드 프로토타이핑은 비용 효율적이며, 석고 몰드 제작 비용은 일반적으로 생산 금형 제작에 필요한 투자 비용의 일부에 불과합니다. 석고 몰드 프로토타이핑 비용은 기존 툴링 비용의 약 10%로 추정되지만, 다이 캐스팅 프로토타이핑에는 비용 효율적인 솔루션인 것으로 나타났습니다.

석고 몰드 프로토타이핑은 범위가 매우 넓지만 특히 2입방인치에서 24입방인치의 형상에 적합합니다. 이 방법은 10~100개의 다이캐스트 프로토타입을 제작하는 데 사용되며, 높은 비용의 하드 다이캐스팅 툴링이 필요하지 않으므로 프로젝트에 가장 적합합니다.

이는 석고 몰드 프로토타입 제작의 장점이지만, 주조 가능한 형상을 재현할 수 없는 경우 다이 주조 비용과 제조 문제가 증가할 수 있으므로 설계자는 부품 형상을 지나치게 복잡하게 만들지 않도록 주의해야 합니다.

프로토타이핑 프로세스에서 유사한 다이 캐스팅의 가공 사용

크기와 모양이 비슷한 기존 다이 캐스팅을 사용하여 실용적인 방법으로 동일한 다이 캐스팅으로 프로토타입을 제작할 수 있습니다. 이 방법은 가장 실용적이며 복잡한 모양의 금형에 사용할 수 있습니다.  또한 단일 대형 다이캐스팅의 두꺼운 부분을 가공하는 것이 바람직하지 않은 소형 부품에 더 적합합니다. 공정과 재료가 자동으로 가공되는 소형 기어, 스크류 가공 제품 및 기타 부품 생산에 가장 적합한 선택입니다.

반면에 다이캐스팅은 프로토타입 제작에 있어 매우 편리하지만, 그 자체의 한계가 없는 것은 아닙니다. 첫째, 프로토타입의 디자인 파라미터는 사용 가능한 다이캐스팅의 크기와 형태에 따라 본질적으로 제한됩니다. 주조로 가공한다는 것은 생산용 다이캐스팅의 특징인 단단한 스킨을 제거해야 한다는 것을 의미합니다.

다이캐스팅의 기계적 특성에 대한 스킨 제거의 결과에 초점을 맞춘 연구가 수행되었습니다. 예를 들어, 브릭스 앤 스트래튼의 연구에 따르면 다이캐스팅에서 스킨을 제거했을 때 수율과 피로 강도가 각각 10% 및 39% 감소한 것으로 나타났습니다. 알루미늄 다이캐스팅. 비슷한 방식으로, U.  S.  국립 에너지 기술 연구소는 아연 다이캐스팅의 경우 피막을 제거했을 때 수율 강도가 약 10% 낮다는 것을 보여주었습니다.

가공 또는 판재 가공 기술

다이캐스팅 프로토타입 제작의 경우, 시트 또는 압출 알루미늄과 마그네슘으로 프로토타입을 제작할 때 단조 또는 시트 소재를 가공하는 것이 대안이 될 수 있습니다. 주조 단조 및 시트 제품은 다이캐스팅보다 연성이 높지만 압축 항복 강도가 낮고 시트 또는 압출 합금의 방향성으로 인해 방향성이 있을 수 있습니다.

단조 또는 판재 가공의 고유한 한계 외에도 재료 특성이나 방향성이 요구되는 경우와 같이 특정 상황에서 중요한 몇 가지 장점이 있습니다. 연성, 압축 항복 강도, 방향성 등의 장단점을 섬세하게 분석하여 제조업체는 단조 또는 판재 가공을 통해 정확한 요구 사항을 충족하는 프로토타입을 제작할 수 있습니다.

프로토타입 다이캐스팅에 호환되는 재료

다이캐스팅 프로토타입은 성능 수준과 용도에 대한 특정 요구 사항을 충족하기 위해 신중하게 선택된 다양한 재료를 기반으로 합니다. 이 단락에서는 가장 일반적으로 사용되는 다이캐스팅 재료를 살펴보고, 각 재료의 고유한 특성을 파악하고, 다양한 산업에 어떻게 적용될 수 있는지 보여줍니다.

1.알루미늄:

알루미늄은 우수한 강도, 가벼운 특성 및 부식에 대한 저항성으로 인해 프로토타입 다이 캐스팅에 가장 많이 사용되는 소재입니다. 이 소재는 자동차, 항공우주, 가전제품, 통신 등 다양한 산업 분야에서 가장 다재다능한 소재로 사용됩니다. 그리고 알루미늄 다이캐스트 프로토타입 는 치수 안정성이 뛰어나고 표면 마감이 우수하여 세부 부품 및 구조 요소 생산에 사용됩니다. 

2.아연:

아연은 높은 치수 정확도, 뛰어난 강도 및 우수한 내식성으로 잘 알려진 프로토타입 주조에도 일반적으로 사용됩니다. 아연 다이캐스트 부품은 복잡한 형상과 높은 정밀도의 응용 분야에 매우 적합하며 자동차, 전자, 의료 기기 및 하드웨어 산업에서 사용됩니다. 또한 아연은 녹는점이 낮기 때문에 빠른 생산 주기를 쉽게 실행할 수 있어 전체 프로토타입 제작 비용을 절감할 수 있습니다.

3.마그네슘:

마그네슘은 무게 대비 강도가 타의 추종을 불허하는 소재로 자동차, 항공우주 및 가전 산업에서 경량 구조 부품을 제작할 때 선호되는 소재입니다. 마그네슘 다이캐스트 부품은 높은 강성과 내충격성, 뛰어난 열전도율 등 뛰어난 기계적 특성이 특징입니다. 알루미늄과 아연보다 비싸지만 마그네슘의 고유한 특성 덕분에 경량화와 성능 최적화가 주요 목표인 프로토타이핑 분야에 선호됩니다.

4. 황동 및 구리:

황동 및 구리 합금은 다음과 같은 틈새 응용 분야에 사용됩니다. 프로토타입 다이 캐스팅특히 더 나은 전기 및 열 전도성이 요구되는 산업에서 사용됩니다. 이 유형의 금속은 우수한 내식성, 가공성 및 미적 특성으로 인해 높은 가치를 인정받고 있습니다. 이러한 부품은 전기 커넥터, 배관 설비, 장식용 하드웨어 및 정밀 기기에 사용됩니다.

올바른 프로토타입 다이캐스팅 기법을 결정하는 방법은?

오른쪽 선택 다이캐스트 프로토타이핑 프로세스에는 생산 다이캐스팅 방법과 프로토타입 제작에 일반적으로 사용되는 이러한 구성 요소의 방법 간의 기본적인 차이점을 이해하는 것이 포함됩니다. 다이캐스팅을 통해 개발된 프로토타입은 합금 구성과 제조 방법의 차이로 인해 생산 프로토타입과 다른 특징을 가지고 있음을 인식하는 것이 중요합니다.

예를 들어, 다이캐스트 부품은 대부분 약 5mm 두께의 스킨 층으로 덮여 있는데, 이는 제품의 인장 강도와 피로 수명을 결정하는 주요 요인입니다. 그러나 이 스킨은 프로토타입을 제작하기 위해 스킨의 일부 또는 전체를 제거해야 하는 프로토타입 가공에 문제를 일으킵니다.

주물의 기계적 특성은 다른 방법으로 생산된 프로토타입과 다를 수 있지만, 생산 공정에서 다이캐스팅을 사용하는 것이 여전히 최선의 선택입니다. 빠른 냉각, 빠른 응고, 고압 성형과 같은 다이캐스팅의 물리적 특성은 다이캐스트 프로토타입을 다른 유형의 프로토타입과 차별화하는 요소입니다.

다이캐스팅으로 생산되는 합금은 특정 주조 방법에 적합하도록 설계되었지만 중력 주조나 단조 또는 판재 가공에는 적합하지 않을 수 있습니다. 예를 들어 다이캐스팅에 널리 사용되는 자막 합금군은 자막 3, 5, 7로 구성되며, 각 합금에는 4% 알루미늄이 함유되어 있고 고유의 응고 속도와 기계적 특성이 있습니다. 따라서 중력 주조 프로토타입의 기계적 특성이 다이캐스트와 다를 수 있으므로 중력 주조 프로토타입 제작에는 Zamak 합금을 사용하지 않는 것이 좋습니다. 대신 다이캐스팅의 기계적 특성을 최대한 가깝게 모방하기 위해 중력 주조 프로토타입 제작에 ZA 합금을 사용하는 것이 좋습니다.

Zamak 3, 5 및 7은 프로토타입 주조에는 적합하지 않지만 기계적 특성이 프로토타입의 기능에 영향을 미치지 않는다면 프로토타입의 장식 요소에 사용할 수 있다는 점을 언급할 필요가 있습니다.

결론

제작 기술과 프로토타이핑 방법의 차이점을 이해하여 최상의 방법을 선택해야 합니다. 다이캐스팅 프로토타입. 다양한 차이가 있지만 다이캐스팅은 프로토타입의 기계적 특성을 결정하는 주된 이유이며, 올바른 합금 선택은 다른 다이캐스팅 프로토타입 제작 공정과의 호환성을 위해 필수적입니다. 이러한 인사이트를 활용하면 제품 제조업체는 다음을 제작하는 데 필요한 시간을 단축할 수 있습니다. 프로토타입 를 생산에 적용하여 고품질의 제품을 자신 있게 출시할 수 있습니다.