실리콘 금형 제작법: 실용 안내서

실리콘 성형은 다양한 산업 분야의 프로토타입 제작과 제품 개발 생산에 사용됩니다. 실리콘 금형은 사출 성형과 같은 기존 제조 공정에 필요한 하드 툴링보다 상당히 저렴한 비용으로 이용할 수 있으므로 실리콘 금형을 이용한 주조는 제품 디자인의 프로토타이핑은 물론 신제품에 대한 시장과 소비자 반응을 테스트할 용도로 베타 장치를 만들기에 제격입니다. 3D 프린팅은 일회용 부품을 빠르게 만드는 데 더 적합하지만 실리콘 금형과 우레탄 주조는 소량 부품 생산에 이상적인 방법일 수 있습니다.

보석상은 왁스를 손수 조각하거나 3D 프린팅 패턴으로 만드는 데 맞춤형 실리콘 금형을 사용하며 이렇게하면 새로운 조각을 만들 때마다 밀랍으로 조각한 패턴을 만드는 시간 소모적인 노동을 단계적으로 없앨 수 있지만 여전히 왁스를 주조할 수 있습니다. 이것은 연속 생산에서 큰 도약이 되어 인베스트먼트 주조를 대규모로 진행할 수 있습니다. 실리콘 금형은 섬세한 디테일을 잡아낼 수 있어 이를 이용하는 보석 세공인은 화려한 디테일과 복잡한 기하학이 있는 제품을 생산할 수 있습니다.

창작자는 비누 및 양초와 같은 많은 맞춤형 공예품을 만드는 데 실리콘 금형을 사용합니다. 학용품 공급업체도 분필이나 지우개와 같은 물건을 만들기 위해 종종 실리콘 금형을 사용합니다. 장난감 및 수집품 제조업체도 이 기술을 사용하여 고품질의 정확한 미니어처와 맞춤형 피규어를 생산합니다.

예를 들어, SiOCAST는 프린팅 마스터를 사용하여 3D 프린팅, 실리콘 성형, 사출 성형의 이점을 결합한 독특한 공정을 위한 실리콘 몰드를 만듭니다. SiOCAST의 기술은 이미 소규모 스튜디오부터 Monster Fight Club(The Witcher, Cyberpunk RED), Reaper Miniatures(Bones), Warlord Games(Blood Red Skies, Bolt Action)와 같은 업계 최대의 미니어처 제조업체에 이르기까지 폭넓게 채택되었습니다.

식품 등급의 실리콘 금형은 초콜릿, 아이스 바, 막대 사탕을 포함한 모든 종류의 기발한 제과류를 만드는 데 사용됩니다. 실리콘은 최대 400°C의 열을 견딜 수 있기 때문에 요리에도 금형를 사용할 수 있습니다. 머핀과 컵케이크 같은 작은 구움 과자류는 실리콘 금형에서 잘 부풉니다.

독립 예술가와 DIY 작업자는 종종 독특한 창작물을 만드는 데 실리콘 금형을 사용합니다. 실리콘 금형로 배스 밤에서 강아지 간식에 이르기까지 모든 것을 만들거나 복제할 수 있습니다. 가능성은 무한대에 가깝습니다. 아이들과 실물 모형 손을 만드는 실리콘 금형 프로젝트를 재미있게 해볼 수 있습니다. 피부에 안전한 실리콘을 선택했는지는 확인하셔야 합니다.

금형 제작을 시작하기 전에 만들고자 하는 금형 유형을 결정해야 합니다.

일체형 실리콘 금형은 큐브형 얼음 트레이와 같습니다. 금형을 채운 다음 재료가 응고되도록 둡니다. 그러나 큐브형 얼음 트레이로는 상단이 평평한 큐브가 만들어지는 것처럼 일체형 금형은 평평한 면이 있는 디자인에만 사용할 수 있습니다. 마스터에 언더컷이 깊게 있는 경우 실리콘이 일단 굳어버리면 손상 없이 해당 마스터를 금형에서 꺼내기도, 완성된 부품을 금형에서 꺼내기도 더 어려워집니다.

이것이 디자인에 문제가 되지 않는 경우 일체형 실리콘 금형은 마스터의 다른 모든 표면을 매끄럽게 3D 복제본으로 만들기에 이상적인 방법입니다.

2피스 실리콘 금형은 평평한 면이 없거나 깊은 언더컷이 없는 3D 마스터를 재현하기에 더 좋습니다. 금형은 다시 함께 결합되는 두 조각으로 분할되어 채울 수 있는 3D 캐비티를 형성합니다(사출 성형 작동 방식과 유사).

2피스 금형은 평평한 표면이 남지 않으며 단일 블록 금형보다 작업하기가 더 쉽습니다. 단점은 만들기가 조금 더 복잡하고 두 조각이 완벽하게 플러시되지 않으면 이음새가 형성될 수 있다는 것입니다.

1. 제품 마스터 제작:  이것은 다른 재료로 복제할될 최종 부품의 설계입니다. 광경화성 수지 조형(SLA) 3D 프린터로 3D 프린팅할 경우 층 높이가 50마이크론인 일반 용도 레진을 사용합니다. 표면이 섬세한 프린트물에 서포트 흔적이 남지 않도록 하십시오. IPA로 파트를 철저히 세척합니다. 세척 후에도 표면이 끈적이면 실리콘 성형 공정에 영향을 줄 수 있습니다.

2. 금형 하우징 구성:  코팅된 MDF는 실리콘 금형용 밀폐 상자를 구성하는 데 널리 사용되지만 간단한 기성품 플라스틱 용기도 사용 가능합니다. 비다공성 재료를 준비해 평평한 바닥이 있는 곳을 찾습니다.

3. 마스터를 놓고 이형제 도포하기:  금형 하우징 안 쪽에 이형제를 미스트처럼 가볍게 뿌리는 것으로 시작합니다. 섬세한 부분이 있는 면이 위로 오도록 마스터를 상자 안에 겹치지 않게 배열합니다. 이형제를 가볍게 뿌립니다. 완전히 건조하려면 약 10분이 필요합니다.

4. 실리콘 준비:  포장에 쓰인 지침에 따라 실리콘 고무를 혼합합니다. 핸드헬드 전기 샌딩기 같은 진동 장치를 사용하면 기포를 제거할 수 있습니다.

5. 금형 하우징에 실리콘 붓기: 혼합된 실리콘 고무를 밀폐 상자에 가느다란 줄기로 부드럽게 부어넣습니다. 먼저 상자의 가장 낮은 부분(베이스)을 겨냥하여 붓고 점차적으로 3D 프린팅된 마스터의 윤곽선을 따라 올라가며 붓습니다. 실리콘이 최소 1cm 높이로 더 쌓이도록 덮습니다. 경화 공정은 실리콘 유형 및 브랜드에 따라 완료하는 데 1시간에서 1일이 소요됩니다.

6. 실리콘 이형:  경화가 끝나면 밀봉된 상자에서 실리콘을 벗겨내고 마스터를 꺼냅니다. 이 실리콘은 최종 사용품 주조에 사용되는 큐브형 얼음 트레이 스타일의 중형 역할을 합니다.

7. 파트 주조: 다시 말하지만, 실리콘 금형에 이형제를 가볍게 뿌리고 10분간 건조하는 것이 좋습니다. 최종 사용 재료(예: 왁스 또는 콘크리트)를 빈 공간에 부어넣고 경화합니다.

8. 다음 주조용 금형 준비:  이 실리콘 금형은 여러 번 사용할 수 있습니다. 프로세스를 반복하려면 7단계로 돌아갑니다.

레진 선택: 금형 충전 과정을 시각적으로 확인하려면 Clear Resin을 사용하는 것이 좋습니다. 매끄러운 표면 질감과 빠른 프린팅 시간 사이의 적절한 균형을 위해 50μm 레이어 높이로 프린팅하는 것이 좋습니다. 빌드 플레이트 위에서 내부 표면에 서포트 흔적이 남지 않도록 파트의 방향을 잡습니다.

정렬 기능: 금형 모서리에 있는 4개의 원통형 범프와 디봇은 정렬 기능으로 사용되어 금형의 양면이 올바르게 등록되도록 합니다. 저희 파트너사는 정렬 기능을 위해 0.1mm의 여유 공간을 추가할 것을 권장합니다.

이 개스킷과 같이 회전 대칭인 물체에서 정렬 기능은 동일한 모양과 위치를 가질 수 있습니다. 즉, 금형 상단을 90도 또는 180도 회전할 수 있으며 개스킷 모양에는 영향을 미치지 않습니다. 불규칙한 지오메트리의 경우 정렬 기능의 모양과 배치가 하나의 고유한 방식으로만 결합될 수 있는 잠금 및 키 전략을 사용할 수 있습니다.

경사진 들어올림 지점: 금형 가장자리에 모따기를 추가하면 금형의 양면을 쉽게 들어 올릴 수 있습니다. 금형를 들어 올리려면 Formlabs 마감 키트와 함께 제공되는 스패출러 또는 일자 드라이버를 사용할 수 있습니다.

금형 디자인: 가장 먼저 고려해야 할 설계 기능 중 하나는 금형의 파팅 라인 또는 압축 금형의 두 부분이 어떻게 결합되고 분리되는지입니다.

두 부분으로 된 금형을 만들려면 먼저 마스터를 만들고 금형 하우징을 구성하는 위의 처음 두 단계를 따릅니다. 그런 다음 다음 프로세스에 따라 두 부분으로 된 금형을 만듭니다.

1. 점토에 마스터 배치: 점토로 마스터 주변을 둘러싸 금형 절반의 형태를 만듭니다. 금형 하우징 안에서 마스터의 절반이 점토 밖으로 튀어나오는 높이까지 점토를 붙이면 됩니다.

2. 실리콘 준비와 투입: 실리콘에 포함된 패키지 지침에 따라 실리콘을 준비하고 점토와 마스터 위에 있는 몰드 하우징에 부드럽게 붓습니다. 이 실리콘 층은 2피스 금형의 절반이 됩니다.

3. 금형 하우징 내용물 모두 회수: 첫 번째 금형이 경화되면 금형 하우징에서 실리콘 금형, 마스터, 점토를 꺼내야 합니다. 꺼낼 때 층이 분리되어도 괜찮습니다.

4. 점토 제거: 첫 번째 실리콘 금형과 마스터가 드러나도록 점토를 모두 닦아냅니다. 마스터와 제작된 금형이 모두 깨끗한지 확인합니다.

5. 금형 하우징 안에 금형과 마스터 재배치: 제작된 실리콘 금형과 마스터(금형 안에 배치)를 모두 아래가 아닌 위를 향하도록 금형 하우징에 다시 넣습니다.

6. 이형제 도포: 마스터와 제작한 실리콘 금형 상단에 이형제를 얇게 도포하여 쉽게 이형(금형을 떼어냄)할 수 있게 준비합니다.

7. 반대쪽 금형용 실리콘 준비 및 투입: 이전과 동일한 지침에 따라 실리콘을 준비하고 금형 하우징에 부어 두 번째 금형을 만듭니다.

8. 두 번째 금형이 경화될 때까지 대기: 금형 하우징에서 꺼내기 전까지 시간을 충분히 두고 두 번째 금형을 경화합니다.

9. 파트 이형: 금형 하우징에서 두 개의 실리콘 금형을 꺼내서 부드럽게 떼어냅니다.

레진 선택: 일반 용도 레진(예: Grey Resin )은 표면 디테일이 우수합니다. 실리콘은 레이어 라인을 포함한 표면의 미세한 디테일이 모두 찍히는 소재입니다. 50미크론 레이어 높이가 매끄러운 표면과 프린팅 속도 간에 좋은 균형을 제공하지만, 일부 미적 응용 분야에서는 25미크론 레이어 높이로 프린팅하는 것이 적합할 수 있습니다.

금형 릴리스: 실리콘 금형 제작과 최종 사용 파트의 주조와 같은 성형 공정의 두 단계 모두에서 사용하는 것이 중요합니다. Smooth-On 브랜드는 대부분의 용도에 적합한 다목적 금형 이형제를 만듭니다.

드래프트 각도: 실리콘 성형 공정은 상당히 관대하며 90도 각도나 가벼운 언더컷을 처리할 수 있습니다. 금형를 여러 번 사용할 계획이라면 금형를 구부리고 늘려서 파트를 분리하는 양을 최소화하거나 인열 강도가 높은 실리콘 고무 포뮬러를 찾으십시오.

오버몰딩은 두 개 이상의 컴포넌트를 서로 겹쳐서 성형하는 다단계 성형 공정입니다. 오버몰딩은 2단계 공정이기 때문에 때때로 2샷 성형이라고도 합니다. 먼저 기본 컴포넌트가 생성됩니다. 그런 다음 기본 컴포넌트 일부에 다른 재료를 성형합니다. 일반적으로 고무 손잡이가 있는 플라스틱 부품을 제조하는 데 오버몰딩을 사용합니다. 예를 들어 칫솔을 오버몰딩하는 공정은 플라스틱 손잡이용 베이스 레이어 제작과 칫솔을 잡을 때 덜 미끄러지게 만드는 고무 레이어 제작의 2단계로 구성됩니다.

실리콘 오버몰딩에 대해 자세히 알아보려면 전체 가이드를 읽어보세요.