현대자동차 사출품 벽 두께 관리 기준과 수축 불량 예방 교육자료
사출품 벽 두께 관리는 설계 검토 항목이면서 동시에 품질 보증 항목입니다. 벽 두께가 일정하지 않으면 수축 불균형, 싱크마크, 보이드, 워페이지, 치수 편차, 조립 불량이 연속적으로 발생할 수 있습니다. 따라서 양산 전 단계에서 벽 두께 기준을 명확히 정하고, 재질별 수축 특성과 금형 조건을 함께 검토해야 합니다.
이 자료는 현대차 품질팀 교육자료 톤에 맞춰, 설계자·생산기술·품질 담당자가 공통으로 확인해야 하는 기준을 중심으로 정리했습으며 왜 벽 두께가 품질과 원가를 좌우하는지, 어디서 불량이 시작되는지, 재질별로 무엇을 다르게 봐야 하는지를 교육용으로 참고하세요.
참고 : UG NX 벽 두께 측정과 사출품 벽 두께 설계 기준 정리
벽 두께가 품질을 좌우하는 이유
플라스틱 사출품은 두께가 동일한 구간과 두꺼운 구간이 같은 속도로 냉각되지 않습니다.
늦게 식는 구간은 더 오래 수축하고, 먼저 굳은 구간은 그 수축을 따라가지 못합니다.
이 차이가 외관 이상과 치수 이상을 동시에 만듭니다. 설계 단계에서 벽 두께를 잘못 잡으면 성형 조건을 조정해도 문제를 반복해서 만날 가능성이 큽니다.
품질 관점에서 가장 위험한 구조는 겉으로는 평평해 보여도 내부에 국부 과두께가 숨어 있는 형상입니다. 대표적으로 보스 밑면, 리브 교차부, 체결부 주변, 코너가 겹치는 자리에서 이런 문제가 자주 나타납니다.
이 자리는 첫 시사출 때는 외관 이상으로 보이다가, 양산 이후에는 치수 편차와 조립 이상으로 확대되는 경우가 많습니다.
참고 : 현대자동차 교육훈련 기록 양식과 필수 항목 현대차 기아차 생산품질 QC SQE 실무
설계 단계 기준
설계팀은 제품 강성을 확보하기 위해 두께를 키우는 방식부터 검토하면 안 됩니다. 사
출품은 주벽을 두껍게 만들수록 냉각시간이 증가하고, 수축 불균형이 심해지며, 외관 품질도 불안정해집니다. 따라서 기준 벽 두께를 먼저 정하고, 강성이 부족한 구간은 리브, 형상, 코어링으로 해결하는 접근이 우선입니다.
일반적인 열가소성 수지 부품은 1.5mm에서 2.5mm를 시작 기준으로 검토하는 경우가 많습니다.
다만 자동차 내장 부품, 전장 하우징, 클립류, 커넥터, 기능성 체결부는 재질, 하중, 외관 기준, 조립 방식에 따라 달라집니다. 핵심은 절대값보다 균일한 분포입니다.
설계 기준표
| 항목 | 권장 시작 기준 | 검토 이유 |
|---|---|---|
| 주벽 두께 | 1.5 ~ 2.5mm부터 검토 | 충전성, 강성, 냉각시간의 기본 균형 확보 |
| 리브 두께 | 주벽의 50 ~ 60% | 강성은 올리고 외관면 싱크는 줄이기 위함 |
| 리브 높이 | 보통 2.5T ~ 3T 이하부터 검토 | 과도한 높이는 충전 불안정과 변형 위험 증가 |
| 리브 바닥 R | 0.25T ~ 0.5T | 응력 집중 감소, 파손 방지 |
| 드래프트 | 1° ~ 2° | 취출 안정성 확보, 표면 손상 감소 |
| 텍스처면 드래프트 | 3° 이상부터 검토 | 백화, 긁힘, 끌림 방지 |
| 두께 변화 연결 | 급격한 단차 지양 | 냉각 불균형과 유동 불안정 방지 |
생산기술 관점의 위험 구조
생산기술팀은 벽 두께를 단순 형상으로 보면 안 됩니다.
벽 두께는 게이트 위치, 보압 전달, 게이트 프리즈 시점, 냉각 회로 설계, 취출 안정성과 모두 연결됩니다. 구조가 불리하면 조건을 조정해도 안정 구간이 좁아지고, 금형과 설비 편차가 발생할 때 바로 불량률이 올라갑니다.
특히 유동 말단에 두꺼운 덩어리 형상이 남아 있거나, 게이트에서 멀리 떨어진 곳에 과두께가 몰리면 보압이 충분히 전달되지 못해 보이드나 싱크가 반복될 수 있습니다.
반대로 너무 얇은 구간이 길면 쇼트샷, 웰드라인 약화, 기계적 강도 저하가 함께 나타납니다.
품질팀이 알아야 할 재질별 수축 특성
품질팀은 벽 두께만 볼 것이 아니라 재질 계열을 같이 봐야 합니다.
ABS, PC 계열처럼 비결정성 수지는 상대적으로 치수 안정성이 나은 편이고, PP, PA, POM처럼 결정성 수지는 수축량이 더 크고 두께 편차에 더 민감합니다.
특히 유리섬유 강화재가 들어가면 평균 수축은 낮아질 수 있지만, 유동 방향과 직각 방향의 거동 차이가 생겨 휨 판정이 더 어려워질 수 있습니다.
재질별 기준표
| 재질 | 권장 벽 두께 시작 범위 | 일반 수축 경향 | 품질 관점 주의 사항 |
|---|---|---|---|
| ABS | 1.14 ~ 3.56mm | 상대적으로 낮고 안정적 | 외관면 싱크와 광택 차이 관리가 중요 |
| PC | 1.02 ~ 3.81mm | 낮은 편 | 두꺼운 구간 내부 응력과 크랙 민감도 확인 필요 |
| PP | 0.64 ~ 3.81mm | 큰 편 | 수축, 휨, 체결부 유격, 치수 흔들림에 주의 |
| PA | 0.76 ~ 2.92mm | 큰 편이며 흡습 영향 존재 | 양산 후 사용 환경에서 치수 변화까지 검토 필요 |
| POM | 0.76 ~ 3.05mm | 큰 편 | 정밀 체결부와 유격 부품의 치수 관리 중요 |
| PMMA | 0.64 ~ 12.7mm | 낮은 편 | 광학 외관과 응력 자국, 크랙 관리 우선 |
위 수치는 양산 설계 시작 기준으로 활용할 수 있는 범위입니다.
최종 치수는 재질 등급, 충전재 유무, 게이트 위치, 보압, 금형 온도, 냉각 회로에 따라 달라집니다. 따라서 품질 판정 시 단순히 “재질 수축이 크다”는 수준에서 끝내면 안 되고, 구조와 재질이 어떻게 결합돼 불량을 만드는지를 같이 봐야 합니다.
금형 치수와 수축 계산식
금형팀과 품질팀이 같이 이해해야 할 기본 공식은 수축률 공식입니다.
제품 치수와 금형 캐비티 치수는 동일하지 않으며, 예상 수축률을 기준으로 금형 시작 치수를 설정합니다.
수축률 S = (금형 캐비티 치수 Dm - 제품 치수 Dp) / 금형 캐비티 치수 Dm 백분율 표기 S(%) = ((Dm - Dp) / Dm) × 100 목표 제품 치수로 캐비티를 구할 때 Dm = Dp / (1 - S)
예를 들어 최종 제품 치수가 100.00mm이고 예상 수축률이 1.5%이면, 금형 캐비티 시작값은 약 101.52mm입니다.
다만 이 값은 첫 기준값일 뿐이며, 실제 금형 보정은 유동 방향, 보압, 냉각 조건, 강화재 방향성, 시사출 결과를 반영해 수정해야 합니다.
냉각시간과 원가 영향
벽 두께가 조금만 증가해도 냉각시간은 빠르게 늘어납니다.
실무에서는 상대 비교 개념으로 냉각시간이 벽 두께의 제곱에 비례해 증가한다고 이해하면 판단에 도움이 됩니다. 따라서 강성을 확보하기 위해 주벽을 단순히 0.5mm 늘리는 결정은 생산성 측면에서 상당히 불리할 수 있습니다.
상대 냉각시간 ∝ (벽 두께)^2 기준 2.0mm → 상대값 1.00 2.5mm → 상대값 1.56 3.0mm → 상대값 2.25 4.0mm → 상대값 4.00
품질팀 교육에서 반드시 강조해야 할 점은, 불량이 줄어드는 방향과 원가가 낮아지는 방향이 대부분 일치한다는 사실입니다. 벽 두께를 균일하게 잡으면 수축 편차가 줄고, 냉각시간도 짧아지며, 금형 수정 가능성도 함께 낮아집니다.
부서별 체크리스트
설계팀 체크리스트
- 기준 벽 두께를 먼저 정의했는가
- 보스, 리브, 체결부, 코너에서 과두께가 생기지 않는가
- 강성을 두께 증가가 아닌 형상 보강으로 해결할 수 있는가
- 외관면 뒤쪽 단면을 다시 확인했는가
- 재질 수축 특성을 반영한 구조인가
생산기술팀 체크리스트
- 게이트 위치가 보압 전달에 유리한가
- 유동 말단에 과두께가 남지 않는가
- 냉각 회로가 두꺼운 구간을 충분히 커버하는가
- 취출 시 끌림과 백화가 예상되는 구간은 없는가
- 조건 안정 구간이 양산 편차를 감당할 만큼 넓은가
품질팀 체크리스트
- 불량 부위 뒤쪽에 국부 과두께가 존재하는가
- 재질 계열과 수축 특성이 문제 부위와 일치하는가
- 좌우 대칭 부위의 두께 분포가 동일한가
- 시사출과 양산품의 변형 방향이 같은가
- 조건 문제인지 구조 문제인지 원인 구분이 명확한가
교육자료 결론
사출품 벽 두께는 설계팀만의 문제가 아닙니다.
설계가 잘못되면 생산기술이 조건으로 버텨야 하고, 조건 안정 구간이 좁아지면 결국 품질팀이 반복 불량을 떠안게 됩니다. 따라서 벽 두께 관리는 설계, 생산기술, 품질이 공통 기준으로 묶여야 하는 대표 항목입니다.
교육 시 핵심 메시지는 명확합니다. 좋은 사출 설계는 두께를 키운 설계가 아니라, 두께를 균일하게 관리하면서 필요한 기능을 리브와 형상으로 확보한 설계입니다. 이 기준이 초기에 반영되면 불량률, 수정 횟수, 원가, 일정 리스크를 함께 낮출 수 있습니다.
품질팀은 벽 두께 검토에서 무엇을 가장 먼저 봐야 하나요?
평균 두께보다 국부 과두께를 먼저 봐야 합니다. 보스 밑면, 리브 교차부, 코너 중첩부는 싱크마크, 보이드, 워페이지, 치수 편차가 동시에 시작되는 대표 위치입니다.
왜 주벽을 두껍게 하면 품질이 더 나빠질 수 있나요?
주벽이 두꺼워지면 냉각시간이 길어지고 수축 불균형이 커져 외관 이상과 치수 이상이 동시에 발생하기 쉽습니다. 강성이 필요할 때는 두께 증가보다 리브와 형상 보강을 우선 검토하는 편이 더 안정적입니다.
PP와 PA는 왜 품질 관리가 더 까다로운가요?
PP와 PA는 결정성 수지라서 ABS나 PC보다 수축량이 크고 두께 편차에 더 민감합니다. 특히 PA는 흡습에 따른 치수 변화까지 함께 검토해야 하므로 양산 품질 관리가 더 어렵습니다.
금형 치수는 수축률 공식만으로 바로 결정할 수 있나요?
아닙니다. 수축률 공식은 금형 캐비티의 시작값을 잡는 기준입니다. 실제 금형 치수는 게이트 위치, 보압, 냉각 조건, 유동 방향, 강화재 방향성, 시사출 결과를 반영해 보정해야 합니다.
생산기술팀은 구조와 조건 중 무엇을 먼저 봐야 하나요?
일시적 개선이 아니라 양산 안정화를 목표로 한다면 구조를 먼저 봐야 합니다. 구조가 불리하면 조건으로 잠시 맞출 수는 있어도 설비 편차와 환경 변화에 매우 취약해 재발 가능성이 큽니다.
