진공주형: 소량 시제품 제작을 위한 실리콘 몰드 공정

진공주형은 3D 프린팅이나 CNC 가공으로 만든 마스터 모델을 기준으로 실리콘 몰드를 제작하고, 액상 수지를 진공 상태에서 주입하여 동일한 형상의 제품을 복제하는 방식입니다. Silicone Moulding 또는 Vacuum Casting이라고도 합니다.

MONOSC의 진공주형 안내는 이 방식이 일반적으로 10개에서 100개 미만의 소량 제품 제작에 비용 효율적이며, 실리콘 몰드를 이용해 마스터와 유사한 형상을 반복 제작할 수 있다고 설명합니다.

진공주형이 적합한 상황

• 한두 개보다 많은 동일 형상의 시제품이 필요한 경우
• 금형을 제작하기에는 수량이 적은 경우
• 전시, 사용자 테스트와 초기 판매용 샘플이 필요한 경우
• 여러 색상과 재질 느낌을 비교해야 하는 경우
• 사출품과 유사한 외관을 빠르게 확인하려는 경우
• 기능 시험을 위해 동일한 하우징이 여러 개 필요한 경우

제품 크기와 형상, 몰드 구조와 수지 종류에 따라 적정 수량은 달라질 수 있습니다. 실리콘 몰드는 사용할수록 변형과 손상이 누적되므로 양산금형처럼 장기간 대량 생산에 사용하는 방식은 아닙니다.

진공주형의 제작 과정

1. 마스터 모델 제작

최종 복제 품질은 마스터 모델의 품질에 크게 좌우됩니다. 마스터는 3D 프린팅 또는 CNC로 제작하며, 표면의 적층 흔적과 가공 자국을 제거하고 원하는 수준으로 도장과 연마합니다.

마스터에 작은 흠집이 있으면 실리콘 몰드에도 그대로 복제될 수 있습니다. 따라서 복제 전에 치수와 표면을 충분히 검토해야 합니다.

2. 파팅과 게이트 계획

몰드를 어디에서 나누고 액상 수지를 어디로 주입할지 결정합니다. 제품 형상에 따라 공기 배출을 위한 벤트와 수지 흐름을 고려해야 합니다.

파팅 위치가 잘못되면 중요한 외관면에 분할선이 보이거나 탈형 과정에서 부품이 손상될 수 있습니다.

3. 실리콘 몰드 제작

마스터를 박스 안에 배치하고 액상 실리콘을 부어 경화시킵니다. 경화 후 몰드를 절개하여 마스터를 제거하면 복제용 공동이 만들어집니다.

복잡한 형상은 몰드를 여러 조각으로 나누거나 인서트를 사용할 수 있습니다. 구조가 복잡할수록 몰드 제작과 탈형 시간이 늘어납니다.

4. 액상 수지 혼합과 진공 주입

목표 물성에 맞는 수지를 혼합하고 진공 환경에서 몰드에 주입합니다. 진공은 내부 기포를 줄이고 세부 형상을 채우는 데 도움이 됩니다.

수지는 경도, 색상, 투명도, 내열성과 탄성 등 다양한 조건으로 선택할 수 있습니다. 다만 실제 양산 플라스틱과 완전히 동일한 물성을 가진다고 가정해서는 안 됩니다.

5. 경화와 탈형

수지가 경화되면 몰드에서 제품을 꺼내고 게이트와 불필요한 부분을 제거합니다. 이후 표면 정리, 도장과 인쇄 등 필요한 후가공을 적용합니다.

진공주형의 장점

• 금형보다 초기 제작비가 낮음
• 동일한 형상의 소량 제품을 반복 제작 가능
• 다양한 색상과 수지 물성 적용 가능
• 마스터 품질이 좋으면 비교적 높은 외관 품질 구현
• 사용자 테스트, 전시와 초기 샘플에 활용 가능
• 복수의 워킹 목업 하우징을 효율적으로 확보 가능

진공주형의 한계

• 실리콘 몰드 수명이 제한적임
• 사출품과 물성, 수축과 공차가 다를 수 있음
• 크고 두꺼운 부품은 기포와 경화 문제가 생길 수 있음
• 복잡한 언더컷과 얇은 형상은 탈형이 어려움
• 몰드마다 작은 편차가 발생할 수 있음
• 양산성 검증을 완전히 대체하지 못함

따라서 진공주형 제품의 결과를 사출금형 제품의 최종 품질과 동일하게 판단해서는 안 됩니다.

설계 단계에서 확인할 사항

벽 두께

지나치게 얇은 벽은 수지가 충분히 흐르지 않거나 탈형 중 파손될 수 있습니다. 반대로 지나치게 두꺼우면 경화와 수축 편차가 커질 수 있습니다.

언더컷과 탈형

실리콘은 유연하지만 모든 언더컷을 문제없이 탈형할 수 있는 것은 아닙니다. 깊은 홈, 날카로운 걸림과 내부 폐쇄 구조는 몰드 분할을 복잡하게 만듭니다.

외관면과 파팅라인

중요한 외관면과 손이 닿는 부분을 피해서 몰드 절개선을 계획해야 합니다. 후가공으로 가릴 수 있는지도 확인합니다.

인서트와 조립

나사 인서트, 금속 부품과 투명창을 함께 성형하거나 후조립할 수 있는지 검토합니다. 위치 정밀도가 필요한 경우 별도의 지그가 필요할 수 있습니다.

비용과 기간에 영향을 주는 요소

• 마스터 모델의 제작 방식과 표면 품질
• 제품 크기와 부품 수
• 몰드 분할의 복잡성
• 투명, 난연, 탄성 등 특수 수지
• 색상과 도장 수준
• 제작 수량
• 인서트와 후조립
• 검사와 포장 요구

진공주형 의뢰 전 체크리스트

• 필요한 수량이 명확한가
• 수지의 목표 경도와 색상을 정했는가
• 마스터 CAD가 최종 검토되었는가
• 중요한 외관면을 표시했는가
• 실제 양산 소재와의 차이를 이해하고 있는가
• 치수 검사가 필요한 부분을 지정했는가
• 후가공과 인쇄 범위를 정했는가

MONOSC PRD의 제조·양산 조건에 시제품 수량, 목표 물성, 외관 수준과 검증 목적을 작성하면 진공주형이 적합한지 다른 공정과 비교하여 판단할 수 있습니다.