KR20230111021A - 3ｄ 프린팅 금형 제조방법 - Google Patents

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김태현
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Abstract

본 발명은 3D 프린팅을 이용하여 금형 제조 비용을 절감하면서도 내구성이 우수한 금형을 제조할 수 있는 3Ｄ 프린팅 금형 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 3D 프린팅 금형 제조방법은, 금형 제조방법에 있어서, 1) 금형 코어를 형성할 합성수지 재료를 준비하는 단계; 2) 금형 설계 정보를 3D 프린터에 입력하는 단계; 3) 입력된 금형 설계 정보를 기반으로 상기 3D 프린터를 통하여 금형 코어를 형성하는 단계; 4) 상기 금형 코어 표면을 도금하는 단계; 5) 전 단계에서 도금된 상기 금형 코어 표면에 이형 코팅막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

3Ｄ 프린팅 금형 제조방법{A METHOD FOR MANUFACTURING THE CAST BY 3D PRINTING}
본 발명은 금형 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3D 프린팅을 이용하여 금형 제조 비용을 절감하면서도 내구성이 우수한 금형을 제조할 수 있는 3Ｄ 프린팅 금형 제조방법에 관한 것이다.
쾌속 금형이라고도 불리는 QDM(Quick Delivery Mold, 쾌속금형)은 개발하고자 하는 제품의 성능을 신속하게 평 가하기 위해 양산 금형과 대응되는 신속 시작 금형을 의미하였으나, 현재 어떤 공구나 금형을 빠르게 만들 수 있는 모든 금형을 지칭하는 데 사용된다.
QDM의 통상적인 의미는 기존 방법과 비교하여 매우 빠르고 효율적으로 완제품과 동일한 재료와 형상을 가진 성형물을 제작하는 것으로 정의되며, 최근 다양한 신기술에 의한 쾌속조형(Rapid Prototyping) 기술의 출현에 힘입어 쾌속조형 장비를 이용한 Tool 제작 기술의 의미로도 많이 사용된다.
이러한 QDM은 설계평가를 위한 시작품(Concept Molder), 기능검사를 위한 시제품 (Functional Prototype), 역설계공학 (Reverse Engineering) 분야에서 많이 활용되고 있으며, 3차원 형상의 제품을 컴퓨터 프로그램상에서 여러 변수를 고려하여 설계 및 검토하였더라도 실물로 제작하지 않은 상태에서는 실질적으로 디자인, 기능, 성 능 등의 평가요소를 확인 및 검증하기 어렵다는 점에서 그 유용성이 매우 높아 제조업 분야에서 그 활용이 증가하고 있다.
최근 QDM 기술분야는 단순조형을 넘어 제품의 성형 및 주형을 고려한 형틀의 제작에까지 그 응용 범위를 확대함 으로써 유망한 차세대 생산 가공 기술로서 주목을 받고 있다. 미래의 제품생산은 소량 다품종이라는 다양성에 기반을 두고 이루어질 가능성이 커 QDM은 창조적인 아이디어의 제품을 빠르게 검증할 수 있는 혁신적인 소량 다 품종에 유리한 제품 생산 방식이 될 것으로 전망된다.
하지만, 기존의 QDM은 금속 재료를 기반으로 하기 때문에 제작 비용과 납기의 단축에 한계가 있었다. 이러한 문 제점을 해결하기 위해 3D 프린팅 기술의 접목이 시도되고 있지만, 여전히 금속재료를 기반으로 한다는 점에서 비용과 납기측면에서 충분한 경쟁력을 확보하지 못하고 있는 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 3D 프린팅을 이용하여 금형 제조 비용을 절감하면서도 내구성이 우수한 금형을 제조할 수 있는 3Ｄ 프린팅 금형 제조방법을 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 3D 프린팅 금형 제조방법은, 금형 제조방법에 있어서, 1) 금형 코어를 형성할 합성수지 재료를 준비하는 단계; 2) 금형 설계 정보를 3D 프린터에 입력하는 단계; 3) 입력된 금형 설계 정보를 기반으로 상기 3D 프린터를 통하여 금형 코어를 형성하는 단계; 4) 상기 금형 코어 표면을 도금하는 단계; 5) 전 단계에서 도금된 상기 금형 코어 표면에 이형 코팅막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에서 상기 합성 수지는 ABS 수지인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 4) 단계에서는, 상기 금형 코어 표면에 크롬 도금막을 형성하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 3D 프린팅 금형 제조방법에서는, 이형 코팅막이 형성된 상기 금형 코어의 외측면 및 하면을 감싸는 금속 소재의 금형 프레임을 제작하여 상기 금형 코어에 씌우는 단계;가 더 수행되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 금형 프레임은 알루미늄 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 3D 프린팅 금형 제조방법에 의하면 3D 프린팅을 이용하여 금형 제조 비용을 절감하면서도 내구성이 우수한 금형을 제조할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 금형 제조방법의 공정을 도시하는 공정도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
본 실시예에 따른 3D 프린팅 금형 제조방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 합성수지 재료 준비 단계(S100)로 시작된다. 이 단계(S100)에서는 금형 코어를 형성할 합성수지 재료를 준비하는 것이며, 본 실시예에서 상기 합성 수지는 ABS(Acrylonitrille-butadiene-styrene copolymer) 수지인 것이 후속으로 이어지는 도금이 가능하여 바람직하다.
다음으로 상기 금형 설계 정보 입력 단계(S200)가 진행된다. 이 단계(S200)에서는 상기 금형 코어를 형성하기 위한 금형 설계 정보를 3D 프린터에 입력하는 것이다. 3D 프린터는 통상 CAD를 비롯한 다양한 설계 프로그램과 연동함에 따라 이 단계(S200)는 별도 내지는 자체적으로 구비된 컴퓨터를 통해 설계 파일을 입력하는 형태로 진행된다.
또한, 이 단계(S200)에서는 고온의 사출공정 진행시 금형의 냉각이 원활하게 이루어질 수 있도록 최적의 냉각채널을 위한 설계 정보를 입력하게 된다. 종래에는 3D 프린터를 이용하지 않거나 금속재료를 이용함으로 이러한 냉각채널을 형성하는데 제조상의 한계가 있었으나, 본 발명에서는 3D 프린터를 이용함으로 다양하고 복잡한 냉각채널도 어렵지 않게 형성할 수 있는 장점이 있다.
다음으로는 금형 코어를 형성하는 단계(S300)가 진행된다. 이 단계(S300)에서는 전 단계(S200)에서 입력된 금형 설계 정보를 기반으로 상기 3D 프린터를 통하여 프린팅하는 방법으로 금형 코어를 형성하는 것이다.
다음으로는 도 1에 도시된 바와 같이, 전 단계(S300)에서 형성된 상기 금형 코어 표면을 도금하는 단계(S400)가 진행된다. 이 단계(S400)는 제조된 금형 코어의 내구성 향상을 위하여 상기 금형 코어의 외면에 금속 도금막을 형성하는 것이다. 구체적으로 본 실시예에서는 이 단계(S400)에서 상기 금형 코어 표면에 크롬 도금막을 형성하는 것이 바람직하다.
다음으로는 도 1에 도시된 바와 같이, 전 단계(S400)에서 도금된 상기 금형 코어 표면에 이형 코팅막을 형성하는 단계(S500)가 진행된다. 이 단계(S500)에서는 상기 금형 코어를 이용하여 제품을 생산하는 과정에서 성형 제품의 분리가 용이하게 이루어지도록 상기 금형 코어의 내면에 이형 코팅막을 형성하는 것이다.
다음으로 본 실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 금형 프레임을 제작하고 상기 금형 코어를 씌우는 단계(S600)가 더 진행되는 것이 바람직하다. 이 단계(S600)는 전 단계(S500)에서 이형 코팅막이 형성된 상기 금형 코어의 외측면 및 하면을 감싸는 금속 소재의 금형 프레임을 제작하여 상기 금형 코어에 씌우는 것이다.
이렇게 금형 프레임을 상기 금형 코어에 씌우면 제품 성형 단계에서 상기 금형 코어에 가해지는 압력에 의하여 상기 금형 코어가 변형되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
본 실시예에서 상기 금형 프레임은 알루미늄 소재로 이루어지는 것이 금형의 무게를 증가시키지 않아서 바람직하다.

Claims (3)

  1. 금형 제조방법에 있어서,
    1) 금형 코어를 형성할 합성수지 재료를 준비하는 단계;
    2) 금형 설계 정보를 3D 프린터에 입력하는 단계;
    3) 입력된 금형 설계 정보를 기반으로 상기 3D 프린터를 통하여 금형 코어를 형성하는 단계;
    4) 상기 금형 코어 표면을 도금하는 단계;
    5) 전 단계에서 도금된 상기 금형 코어 표면에 이형 코팅막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 금형 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 합성 수지는,
    ABS 수지인 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 금형 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 4) 단계에서는,
    상기 금형 코어 표면에 크롬 도금막을 형성하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 금형 제조방법.
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