시중에는 신속한 프로토타이핑이나 소규모 생산에 사용할 수 있는 수천 가지의 플라스틱이 있습니다. 특히 예비 발명가나 예비 창업가에게는 특정 프로젝트에 적합한 플라스틱을 선택하는 것이 매우 어려울 수 있습니다. 각 소재는 비용, 강도, 유연성 및 표면 마감 측면에서 장단점이 있습니다. 부품이나 제품의 용도뿐만 아니라 사용될 환경까지 고려해야 합니다.
일반적으로 엔지니어링 플라스틱은 향상된 기계적 특성을 지니고 있어 내구성이 뛰어나며 제조 공정 중에도 특성 변화가 적습니다. 일부 플라스틱은 강도, 충격 저항성, 내열성을 개선하기 위해 변형될 수도 있습니다. 이제 최종 부품이나 제품의 기능에 따라 고려해야 할 다양한 플라스틱 소재에 대해 자세히 살펴보겠습니다.
기계 부품 제작에 가장 흔히 사용되는 수지 중 하나는 나일론이며, 폴리아미드(PA)라고도 합니다. 폴리아미드에 몰리브덴을 혼합하면 표면이 매끄러워 움직임이 원활해집니다. 하지만 플라스틱과 마찬가지로 나일론 소재끼리의 기어는 서로 달라붙는 경향이 있어 권장되지 않습니다. PA는 내마모성과 내마찰성이 뛰어나고 고온에서도 우수한 기계적 특성을 유지합니다. 나일론은 플라스틱 소재로 3D 프린팅에 적합하지만, 시간이 지남에 따라 수분을 흡수하는 단점이 있습니다.
폴리옥시메틸렌(POM)은 기계 부품에도 탁월한 선택입니다. POM은 듀폰사의 델린(Delrin)을 만드는 데 사용되는 아세탈 수지로, 델린은 기어, 나사, 바퀴 등에 사용되는 귀중한 플라스틱입니다. POM은 굴곡 강도, 인장 강도, 강성 및 경도가 높습니다. 그러나 POM은 알칼리, 염소 및 뜨거운 물에 의해 분해되며, 접착력이 약합니다.
만약 여러분의 프로젝트가 용기류라면, 폴리프로필렌(PP)이 최적의 선택입니다. 폴리프로필렌은 내열성이 뛰어나고, 기름과 용제에 대한 내성이 있으며, 화학 물질을 방출하지 않아 식품 보관 용기에 사용되므로 섭취에 안전합니다. 또한, 폴리프로필렌은 강성과 충격 강도의 균형이 우수하여 반복적으로 구부려도 부러지지 않는 고리를 쉽게 만들 수 있습니다. 파이프와 호스에도 사용됩니다.
또 다른 선택지는 폴리에틸렌(PE)입니다. PE는 강도, 경도 및 강성이 낮은 세계에서 가장 흔한 플라스틱입니다. 일반적으로 약병, 우유병, 세제 용기 등을 만드는 데 사용되는 유백색 플라스틱입니다. 폴리에틸렌은 다양한 화학 물질에 대한 내성이 뛰어나지만 녹는점이 낮습니다.
아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS) 소재는 높은 충격 저항성과 인열 및 파손 저항성이 요구되는 모든 프로젝트에 이상적입니다. ABS는 가볍고 유리 섬유로 보강할 수 있습니다. 스티렌보다 가격은 비싸지만 경도와 강도가 뛰어나 수명이 더 깁니다. ABS 융합 성형 3D 모델링은 신속한 프로토타이핑에 적합합니다.
ABS는 그 특성상 웨어러블 기기에 적합한 소재입니다. 스타래피드(Star Rapid)는 E3design의 스마트워치 케이스를 사출 성형된 검정색 ABS/PC 플라스틱으로 제작했습니다. 이 소재 덕분에 전체 기기가 비교적 가벼우면서도 시계가 딱딱한 표면에 부딪혔을 때와 같은 가벼운 충격에도 견딜 수 있습니다. 다용도성과 내충격성을 모두 갖춘 소재가 필요하다면 고강도 폴리스티렌(HIPS)이 좋은 선택입니다. 이 소재는 내구성이 뛰어난 전동공구 케이스나 공구 케이스 제작에 적합합니다. HIPS는 가격이 저렴하지만 환경 친화적인 소재는 아닙니다.
많은 프로젝트에서 고무와 같은 탄성을 가진 사출 성형용 수지가 필요합니다. 열가소성 폴리우레탄(TPU)은 높은 탄성, 저온 성능 및 내구성을 위한 다양한 특수 배합이 가능하기 때문에 좋은 선택입니다. TPU는 전동 공구, 롤러, 케이블 절연재 및 스포츠 용품에도 사용됩니다. 내용제성이 뛰어나 마모 및 전단 강도가 우수하여 다양한 산업 환경에서 사용할 수 있습니다. 그러나 대기 중의 습기를 흡수하는 성질이 있어 생산 과정에서 가공이 어렵다는 단점이 있습니다. 사출 성형에는 저렴하고 다루기 쉬운 열가소성 고무(TPR)도 있으며, 충격 흡수 고무 그립 제작 등에 사용됩니다.
부품에 투명 렌즈나 창이 필요한 경우 아크릴(PMMA)이 가장 적합합니다. 이 소재는 강성과 내마모성이 뛰어나 플렉시글라스와 같은 깨지지 않는 창을 만드는 데 사용됩니다. 또한 PMMA는 연마가 잘 되고 인장 강도가 우수하며 대량 생산에 비용 효율적입니다. 그러나 폴리카보네이트(PC)만큼 충격이나 화학 물질에 대한 내성이 뛰어나지는 않습니다.
프로젝트에 더 강한 소재가 필요하다면, 폴리카보네이트(PC)는 PMMA보다 강하고 광학적 특성이 뛰어나 렌즈나 방탄 유리에 적합한 소재입니다. 또한 PC는 상온에서 파손 없이 구부리고 성형할 수 있어 고가의 금형 없이도 시제품을 제작할 수 있다는 장점이 있습니다. 다만, PC는 아크릴보다 가격이 비싸고, 고온에 장시간 노출될 경우 유해 화학물질이 방출될 수 있어 식품 안전 기준을 충족하지 못합니다. 그럼에도 불구하고 충격 및 긁힘 방지 기능이 뛰어나 다양한 용도에 적합합니다. 스타래피드(Star Rapid)에서는 뮬러 커머셜 솔루션(Muller Commercial Solutions) 휴대용 단말기 하우징 제작에 이 소재를 사용하고 있습니다. 해당 부품은 PC 블록을 CNC 가공하여 제작했으며, 완전히 투명해야 했기 때문에 수작업으로 샌딩하고 스팀 연마 처리했습니다.
이는 제조 분야에서 가장 흔히 사용되는 플라스틱 몇 가지에 대한 간략한 개요입니다. 이러한 플라스틱 대부분은 다양한 유리 섬유, 자외선 안정제, 윤활제 또는 기타 수지를 첨가하여 특정 사양을 충족하도록 변형할 수 있습니다.
고든 스타일스는 신속 프로토타이핑, 신속 툴링 및 소량 생산 전문 기업인 스타 래피드(Star Rapid)의 창립자 겸 사장입니다. 엔지니어링 경력을 바탕으로 2005년에 스타 래피드를 설립한 스타일스는 회사를 250명의 직원 규모로 성장시켰습니다. 스타 래피드는 3D 프린팅 및 CNC 다축 가공과 같은 최첨단 기술을 전통적인 제조 기법 및 높은 품질 기준과 결합하는 국제적인 엔지니어 및 기술자 팀을 보유하고 있습니다. 스타 래피드에 합류하기 전, 스타일스는 영국 최대의 신속 프로토타이핑 및 툴링 회사인 스타일스 RPD(STYLES RPD)를 소유 및 운영했으며, 이 회사는 2000년에 ARRK 유럽에 매각되었습니다.
게시 시간: 2023년 4월 19일