사출을 고려한 기구설계 - 살 두께·구배각·언더컷이 양산을 가르는 지점

제품 외형 디자인이 멋지게 나왔다고 해서 그대로 양산할 수 있는 것은 아닙니다. 화면 속 렌더링에서는 완벽해 보이던 형상이, 막상 사출 금형에 올리려고 하면 "이 구조로는 빠지지 않는다"거나 "표면에 자국이 남는다"는 답을 듣는 경우가 적지 않습니다. 디자인과 양산 사이에는 보이지 않는 번역 과정이 있고, 그 번역을 담당하는 것이 기구설계입니다.

사출로 만들 제품의 기구설계는 외형이 예쁜가가 아니라, 금형에서 깨끗하게 빠지는가를 기준으로 결정됩니다. 그리고 그 판단을 가르는 대표적인 세 가지가 살 두께, 구배각(빼기 구배, Draft Angle), 언더컷(Undercut)입니다. 이 세 가지를 디자인 단계에서 함께 고려했는지가, 양산 단계의 비용과 품질을 좌우합니다.

렌더링에서 완벽한 형상도, 금형에서 깨끗하게 빠지지 않으면 양산이 어렵습니다.

살 두께는 왜 두꺼움보다 균일함이 중요한가?

결론부터 말씀드리면, 사출 제품의 살 두께는 두꺼운 것보다 균일한 것이 중요합니다. 녹은 수지가 금형 안에서 식으며 굳을 때, 두꺼운 부분과 얇은 부분의 냉각 속도가 다르면 표면이 움푹 들어가는 자국(싱크 마크)이나 휘어짐(워피지)이 생깁니다. 쉽게 말해, 한 그릇 안에서 빨리 식는 물과 천천히 식는 물이 섞여 있으면 표면이 고르게 마르지 않는 것과 같습니다.

살 두께 설계의 기본 원칙

• 균일성 우선: 부위마다 두께가 들쭉날쭉하면 냉각 편차로 외관 결함이 생깁니다. 전체 두께를 비슷하게 맞추는 것이 첫 번째 원칙입니다.
• 두꺼운 부위는 비워서: 구조상 두꺼워야 하는 부분은 속을 비우고 리브(보강 살)로 강성을 확보합니다.
• 리브와 외벽의 비례: 리브를 외벽보다 얇게 두어, 리브가 붙는 바깥 면에 자국이 비치지 않게 합니다.

구배각과 언더컷은 금형의 무엇을 결정하는가?

구배각(빼기 구배)은 제품이 금형에서 빠질 수 있도록 벽면에 살짝 준 기울기입니다. 수직으로 똑바로 선 벽은 금형에서 빠질 때 표면이 긁히고, 심하면 빠지지 않습니다. 언더컷은 빼는 방향에서 형상이 걸려 그대로는 빠지지 않는 부분을 말합니다. 후크, 돌기, 측면 구멍 같은 형상이 대표적입니다.

두 요소가 금형 구조에 미치는 영향

• 구배각: 빼는 방향을 따라 모든 벽면에 약간의 기울기를 주어야 제품이 깨끗하게 분리됩니다. 기울기가 없으면 표면 손상과 이형 불량이 생깁니다.
• 언더컷: 걸리는 형상이 있으면 금형 안에 별도로 움직이는 구조(슬라이드 코어)가 추가되어 금형이 복잡해지고, 그만큼 제작과 유지 부담이 커집니다.
• 설계 단계 회피: 언더컷을 만드는 후크나 돌기는 위치를 바꾸거나 형상을 조정해, 디자인 단계에서 미리 줄이는 편이 양산에 유리합니다.

구배각과 살 두께는 디자인 단계에서 함께 검토되어야 금형이 단순해집니다.

디자인 단계에서 점검하는가, 양산 직전에 점검하는가?

사출 적합성은 양산 직전이 아니라 디자인 단계에서 점검될 때 비용이 가장 적게 듭니다. 디자인과 기구설계가 분리되어 진행되면, 외형이 확정된 뒤에야 "이 형상은 양산이 어렵다"는 사실이 드러나고, 그때는 이미 확정된 디자인을 되돌려야 합니다.

• 디자인 단계에서 함께 보면: 살 두께·구배·언더컷을 형상에 미리 반영해, 금형 구조가 단순해지고 외관 결함이 줄어듭니다.
• 양산 직전에 처음 보면: 이미 확정된 외형을 양산 가능한 형상으로 되돌리는 재설계가 발생하고, 일정이 함께 밀립니다.
• 핵심: 디자인의 자유도와 양산의 제약은 충돌하는 것이 아니라, 처음부터 같이 보면 양립합니다.

디자인의 자유도와 양산의 제약은, 처음부터 함께 볼 때 양립합니다.

제언: 사출 적합성은 디자인을 제약하는 것이 아니라 양산까지 잇는 다리이다