플라스틱 제품을 위한 제조용 설계(DFM)

제품 개발자에게 제조를 위한 설계(DFM)는 낯설지 않을 것입니다. 금형 또는 사출 공장을 다뤄본 적이 있다면 제품의 필수 정보, 핵심 사항, 게이팅 위치, 두께 분석이 자세히 설명된 DFM 보고서를 받아본 적이 있을 것입니다.

사실 사출 공장에 종사하기 전에도 이 용어에 대해 들어본 적이 있을 것입니다. 이 개념은 제품 제조 가능성자동차, 전자, 항공우주, 의료 기기, 소비재 등 다양한 산업에 적용 가능합니다.

오늘은 플라스틱 제품에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 플라스틱 제품용 DFM에 대해 알아보고자 합니다.

플라스틱 제품용 DFM이란?

제조 가능성/제조용 설계(DFM)는 설계 초기 단계부터 제조 가능성 및 조립 요소를 고려하는 것을 의미합니다. 공정 타당성을 위한 설계 정보 분석, 제조 가능성 평가, 설계 개선 제안 등의 역할을 수행하며 최저 비용, 최단 시간, 최고의 품질을 달성하는 것을 목표로 합니다.

플라스틱 제품을 위한 전통적인 DFM 분석 프로세스:

전체 제품 개발 프로세스에서 DFM의 역할은 아래 다이어그램에 나와 있습니다:

제품 개발과 사출 생산 부서가 모두 있는 회사의 경우, 기존 프로세스에는 제품 설계 완료 후 금형 개발 전에 DFM 보고서를 작성하는 것이 포함됩니다.

이 보고서는 다음과 같은 금형 및 성형 측면을 다룹니다. 수축몰드 스틸, 사출 성형 재료, 게이팅 위치, 벽 두께 분석, 이별 라인등 다양한 기능을 제공합니다.

일부 회사에서는 표면 마감 요구 사항을 포함한 자세한 보고서를 제공합니다, 드래프트 각도를 사용하여 라인 삽입 및 배출 위치를 설정할 수 있습니다. 금형 흐름 분석도 통합되어 최적의 게이트 위치, 싱크 마크, 용접 라인, 가스 트랩 위험 및 개선 제안을 예측할 수 있습니다. 보고서가 완성되면 제품 개발 부서에 제출됩니다.

엔지니어는 금형 설계 및 공정 요구 사항을 충족하고 사출 성형 비용을 최소화하기 위해 제품 구조를 반복적으로 조정합니다. 제품 개발만을 전담하는 회사는 제품 제조 회사에 DFM 보고서를 넘깁니다. 이러한 전통적인 접근 방식은 시장에서 98% 이상의 제품 개발 프로세스에서 지속되고 있습니다.

플라스틱 제품 DFM의 장점

DFM 보고서를 통해 제품 개발 엔지니어는 실시간 분석을 수행할 수 있어 여러 가지 이점을 누릴 수 있습니다:

1. 추후 제조 문제 평가 공백을 최소화하여 결함, 개발 주기 연장 및 비용 증가를 방지합니다.

2. 개발 프로세스를 간소화하여 엔지니어와 팀의 효율성을 높이고 개발 시간과 비용을 절감합니다.

3. 최적의 설계, 고품질 제품, 제조 효율성 향상, 생산 및 개발 비용 절감을 위한 실시간 제품 설계 수정이 용이합니다.

4. 추가적인 동기식 금형 흐름 분석은 사출 성형 공정의 진정한 프리뷰를 제공하여 생산 장비 요구 사항, 공정 파라미터를 효과적으로 평가하고 금형 설계를 안내합니다.

5. DFM을 통한 비용 편익 분석으로 제품 설계를 최적화하여 금형, 재료, 생산 비용을 절감하고 시장에서의 경쟁력을 강화합니다.

6. 재료 영향 분석을 통해 선택한 재료가 환경 기준을 충족하도록 하여 오염 없는 친환경 사회에 기여합니다.

DFM 보고서는 어떻게 작성하나요?

DFM 보고서는 금형의 품질과 비용을 결정하는 동시에 금형 회사의 기술력을 보여주기 때문에 설계자의 전문 지식과 숙련도를 직접적으로 반영합니다. 다음 섹션에서는 비교적 간단한 보고서의 예를 들어 구조와 구성 요소를 설명하겠습니다.

우선 DFM 보고서를 작성하려면 UG, 스크린샷 도구, PPT 소프트웨어와 같은 소프트웨어를 활용해야 합니다. UG 소프트웨어는 전문적인 도구이기 때문에 효과적으로 사용하려면 전문적인 교육이 필요하지만, 스크린샷과 PPT 소프트웨어는 비교적 간단하고 대부분의 컴퓨터에서 일반적으로 사용할 수 있습니다. 이러한 도구에 익숙하지 않다면 풍부한 온라인 자료를 통해 필요한 지식을 습득하는 데 도움을 받을 수 있습니다.

다음 섹션에서는 간단한 DFM 보고서에 일반적으로 포함되는 주요 구성 요소에 대해 간략하게 설명합니다:

제조를 위한 설계(DFM) 보고서의 목차

DFM 보고서의 목차는 책의 목차처럼 보고서 내용에 대한 포괄적인 개요를 제공합니다.

기본 정보

이 기본 양식은 플라스틱 소재, 공정 조건, 금형 번호 등 제품 및 사출 금형에 대한 중요한 정보를 수집하는 데 목적이 있습니다. 이러한 세부 정보는 가장 중요하며 오류의 여지가 없도록 고객에게 정확하게 확인해야 합니다. 많은 경우 고객이 직접 이 정보를 제공하는 경우가 많습니다.

제품 장인 정신 요구 사항

이 섹션에서는 주로 제품 크기, 표면 사양 및 기타 관련 측면에 대한 고객의 요구 사항을 파악하는 데 중점을 둡니다. 이러한 요구 사항을 문서화함으로써 디자인 프로세스에 적절한 요구 사항을 정확하게 반영할 수 있습니다. 삽입 크기, 인서트 및 이젝터 핀의 정돈된 배치, 기타 관련 고려 사항 등을 고려해야 합니다. 돌출된 부분과 같은 특정 표면 요구 사항이 관련된 경우, 고객의 확인과 승인을 위해 시각적 표현 또는 색상 샘플을 제공하는 것이 중요합니다. 이를 통해 원하는 표면 사양이 정확하게 충족되도록 보장할 수 있습니다.

주입 방법 및 위치

이 페이지에서는 주로 제품의 게이트 진입 지점 배치와 러너의 크기 등 중요한 금형 설계 세부 정보를 제공합니다. 적절한 게이트 유형 결정, 핫 러너 또는 콜드 러너 시스템 사용 여부, 핫 러너 게이트의 유형 및 브랜드 지정과 같은 중요한 고려 사항을 다룹니다. 이러한 모든 요소는 정확성을 보장하고 향후 발생할 수 있는 설계 오류를 방지하기 위해 고객의 확인이 필요합니다.

초안 각도 분석

이 섹션에서는 제품의 코어 및 캐비티 드래프트 각도의 적절성을 평가합니다. 특히 제품 표면에 텍스처, 도금 또는 기타 특수 처리가 필요한 경우 구배 각도가 충분한지 판단하는 것이 중요합니다.

이별 라인 확인

이 섹션에서는 주로 제품의 파팅 라인과 클립 라인의 위치를 파악하여 적절한 배치를 보장하고 파팅의 전반적인 합리성을 평가합니다. 최적의 파팅 라인과 클립 라인 위치를 신중하게 결정함으로써 제품의 요구 사항을 충족하는 잘 설계되고 효율적인 금형을 달성하는 것을 목표로 합니다.

이젝터 위치 확인

이 섹션에서는 이젝터 핀 방법과 제품의 이젝터 핀 위치에 대해 중점적으로 설명합니다. 여기에는 제품을 금형에서 원활하게 배출할 수 있도록 적절한 이젝터 핀 설계와 위치를 결정하는 것이 포함됩니다. 이젝터 핀 방식과 위치를 세심하게 고려함으로써 이젝션 공정을 최적화하고 제품 또는 금형 손상 가능성을 최소화할 수 있습니다.

벽 두께 확인

벽 두께 분석은 제품 재료 두께의 균일성을 평가하고 다음과 같은 잠재적 문제를 식별하는 데 도움이 되므로 DFM 공정에서 중요한 단계입니다. 싱크 마크 를 표시합니다. 일반적으로 빨간색으로 강조 표시된 영역은 수축이 발생하기 쉬운 영역을 나타냅니다. 분석 결과를 바탕으로 이러한 문제를 해결하기 위해 재료 사용량을 줄이거나 제품 설계를 수정하는 등의 권장 사항을 고객에게 제공할 수 있습니다. 벽 두께를 최적화함으로써 성형 제품의 전반적인 품질과 성능을 향상시킬 수 있습니다.

제품 문제 분석 및 해결 방법

이 섹션은 잠재적인 문제를 식별하고 해결할 수 있어 매우 중요하며, 금형 설계자가 DFM 보고서를 수행하는 데 있어 전문성을 나타내는 핵심 지표 역할을 합니다. 반대로 제품 문제가 적다는 것은 제품 개발 수준이 높다는 것을 의미하며, 금형 설계자가 문제를 발견하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다. 이러한 측면은 제품 개발 인력의 역량을 가늠하는 중요한 척도로 작용합니다. 이러한 문제를 철저히 분석하고 해결함으로써 제품의 전반적인 품질을 향상시키고 금형 설계 프로세스를 간소화할 수 있습니다.

기타

당사는 고객 요구사항이 복잡한 제품에 대해 금형 흐름 분석을 DFM 보고 프로세스의 일부로 사용합니다. 금형 흐름 분석 보고서는 고객과 함께 확인해야 하는 다양한 요소를 종합적으로 평가합니다. 여기에는 충진 시간 분석, 에어 트랩 분석, 용접 라인 분석, 시스템 압력 등이 포함됩니다. 철저한 금형 흐름 분석을 수행함으로써 설계가 고객의 사양을 충족하는지 확인하고 잠재적인 문제를 조기에 파악하여 필요한 조정을 할 수 있습니다.

플라스틱 제품용 DFM에 대한 논란의 여지가 있는 주제

플라스틱 제품 DFM 보고서는 제품 개발 회사의 제품 설계자 또는 사출 성형 공장 및 기타 제조업체의 금형 설계자가 처리해야 하나요?

현재 DFM은 제품 설계자가 아닌 금형 설계자가 담당해야 한다는 견해가 주류인 것 같습니다. 그 이유는 다음과 같습니다:

모든 디자이너가 금형과 사출 성형에 능숙한 것은 아닙니다;

2. 전문성이 핵심이며, 전문적인 문제는 전문가에게 맡겨야 합니다.

일부 새로운 관점에서는 DFM이 주로 제품 설계 엔지니어의 책임이며 제조업체가 그 뒤를 잇는 팀 작업이라고 주장합니다. 그 이유는 크게 세 가지입니다:

1. 비용을 절감하여 지출을 최소화합니다:

제품 비용의 관점에서 제조업체와 제품 디자이너는 서로 다른 입장을 가지고 있으며 때로는 상충되기도 합니다.

제조업체는 제품을 생산하여 얼마나 많은 수익을 올릴 수 있는지, 두 번째로 제품을 원활하게 생산할 수 있는지 여부에 관심을 갖습니다. 제조업체의 입장에서는 제품 원가가 높을수록 당연히 수익이 높아집니다.

그러나 제품 디자인의 경우 제품 비용을 최소화하면서도 원활한 생산을 보장하는 데 중점을 둡니다.

일부 제조업체의 입장에서는 DFM 과정에서 디자이너에게 비용 절감 방안을 적극적으로 알릴 인센티브가 없습니다.

2. 제품 개발 주기 단축.

둘째, 제품 설계 엔지니어가 DFM을 담당해야만 반복적인 설계 수정을 피할 수 있으므로 제품 개발 주기를 단축할 수 있습니다.

제조업체에서 DFM을 처리하는 경우 언제 시작하나요? 일반적으로 제조업체는 고객의 요청에 따라 세부 제품 설계가 완료되고 제품이 금형 제조 준비가 되면 DFM을 시작합니다.

분명한 것은 이 단계에서 DFM을 수행하는 것은 너무 늦었다는 것입니다. 제품 설계 초기부터 DFM을 고려하지 않았다면 제조업체의 DFM 보고서에는 설계 수정이 필요한 부분이 많이 있을 것입니다. 이 시점에서는 제품 디자인이 이미 완성된 상태이므로 수정하는 데 많은 시간과 노동력이 소요됩니다. 작은 수정이라도 여러 구성 요소에 대한 변경이 필요할 수 있습니다.

이는 디자이너의 업무량을 증가시킬 뿐만 아니라 디자이너의 전문 역량에도 좋지 않은 영향을 미칩니다. 제품 설계 시 DFM을 고려해보면 어떨까요? 제조업체에만 의존하지 않고 제품 설계 시 DFM을 고려하면 반복적인 설계 수정을 크게 줄일 수 있어 제품 개발 주기를 단축할 수 있습니다.

3. 제조업체 주도의 DFM은 설계 관점의 DFM을 대체할 수 없습니다.

공급업체가 주도하는 DFM 보고서는 순전히 생산 관점에서만 설계를 바라봅니다. 설계 관점의 DFM에는 벽 두께 설계, 부품 강도 향상, 미학 등 더 많은 측면이 포함되어야 합니다.

따라서 공급업체 DFM 보고서는 설계 관점의 DFM을 대체할 수 없습니다. 그렇지 않으면 제품 외관, 강도 및 비용 측면에서 최적화 기회를 놓칠 수 있습니다.

이 두 가지 다른 관점에 대해 어떻게 생각하시나요?

퍼스트몰드의 관점:

DFM은 단순히 기술적인 측면이 아니라 제품 실현의 다양한 단계에 내재된 사고방식에 가깝다고 생각합니다. 좁게는 제조 가능성을 위한 생산 조건을 고려하는 것입니다. 넓게 보면 디자인은 다양한 생산 요구 사항을 충족하여 더 많은 선택권과 비용 절감을 제공해야 합니다. 디자인을 통해 가치를 창출하는 '디자인 포 머니'에 관한 것입니다!

제조업체가 DFM을 제공하는 것은 부인할 수 없는 사실이지만, 이 프로세스에는 항상 고객에게 적시에 피드백을 제공하고 고객 지향적인 접근 방식으로 고객을 설득하여 상호 이익을 달성해야 합니다. 제품 디자이너에게 DFM 기법을 이해하는 것은 의심할 여지 없이 유익한 일입니다. 더 나은 제품 디자인으로 이어질 뿐만 아니라 자신의 역량도 크게 향상시킬 수 있기 때문입니다.

결론

앞서 언급했듯이 DFM 보고서는 제품 측면과 툴링 측면의 두 가지 주요 관점에서 제품을 분석합니다. 이 종합적인 보고서는 제품에 대한 심층적인 이해를 제공하며 정확성을 보장하기 위해 기술적 전문성이 필요합니다. 이 보고서는 설계 프로세스에서 귀중한 인사이트와 지원을 제공하기 위한 것입니다.

DFM 보고서가 완성되면 그 다음 중요한 단계는 고객과 세부적인 논의를 진행하는 것입니다. 보고서의 각 항목을 고객과 함께 검토하고 확인하여 일치하는지 확인합니다. 이 철저한 검토 프로세스가 완료된 후에야 금형 설계자는 합의된 사양에 따라 금형 설계를 진행할 수 있습니다.