UG NX 벽 두께 측정과 사출품 벽 두께 설계 기준 정리
UG NX 벽 두께 측정은 단순히 두께 숫자만 보는 기능이 아닙니다. 사출품에서 싱크마크, 휨, 보압 부족, 중량 증가, 사이클 타임 증가가 어디서 시작되는지 미리 찾는 데 꽤 큰 도움이 됩니다.
저는 이 기능을 단면 확인용으로만 쓰기보다, 두께가 갑자기 두꺼워지는 구간, 리브와 보스가 만나는 자리, 수축이 몰릴 만한 덩어리 형상을 먼저 찾는 용도로 많이 봅니다. CAD에서 벽 두께가 균일해 보이더라도 실제로는 국부 두꺼운 구간이 숨어 있는 경우가 많아서, 금형 제작 전에 한 번만 제대로 체크해도 수정 시간을 꽤 줄일 수 있습니다.
참고 : 세션뷰
UG NX 거리 길이 각도측정 – Measure
벽 두께 의미
사출품에서 벽 두께는 외관, 치수, 강성, 생산성을 한 번에 건드리는 가장 민감한 값입니다.
같은 재질이라도 벽 두께가 들쭉날쭉하면 냉각 속도가 달라지고, 그 차이 때문에 수축량이 달라지면서 휨이나 싱크가 생깁니다. 반대로 너무 얇게 잡으면 유동 말단에서 충전이 불안해지고 쇼트샷이 생기기 쉬워집니다.
NX 측정 순서
NX에서 두께를 측정할 때는 먼저 솔리드 바디 상태의 3D 모델을 준비합니다.
서피스가 열려 있거나 솔리드가 완전히 닫히지 않은 모델은 결과가 불안정할 수 있어서, 측정 전에 바디 상태부터 확인하는 편이 좋습니다.
기능 실행 경로는 아래와 같습니다.
Analysis → Molded Part Validation → Check Wall Thickness
Body 항목에서 측정할 바디를 선택한 뒤, Process Results 탭으로 이동해서 Calculate Thickness를 실행하면 두께 계산이 진행됩니다.
결과는 컬러맵 형태로 보이기 때문에, 평균 두께보다 눈에 띄게 두꺼운 자리나 얇은 자리를 금방 찾을 수 있습니다.
측정 방식 차이
| 방식 | 계산 개념 | 추천 상황 | 주의점 |
|---|---|---|---|
| Ray | 시작 면의 법선 방향으로 반대 면까지 거리를 계산 | 일반적인 하우징, 비교적 단순한 형상 | 복잡한 곡면 내부 두께는 해석이 거칠 수 있음 |
| Rolling Ball | 내부 공간에 굴러가는 구의 직경 개념으로 두께를 판단 | 곡면이 많거나 내부 유로가 복잡한 부품 | 계산 시간이 길어질 수 있고 메쉬 조건에 영향을 받음 |
제 경험상 외형이 단순한 커버류나 브라켓은 Ray로 먼저 보는 편이 빠르고, 라운드가 많고 내부 형상이 복잡한 부품은 Rolling Ball까지 함께 보는 편이 더 정확했습니다.
다만 곡면이 많은 모델에서 Rolling Ball을 무조건 돌리면 계산 시간이 꽤 길어질 수 있어서, 먼저 문제 의심 구간만 따로 체크하는 방식이 더 현실적입니다.
결과 표시 설정
- Ranges Type = Uniform
- Legend Control = Blend
- Output Options = Display Thickness / Display Mesh Elements
결과 컬러맵은 단순히 보기 좋게 만드는 장식이 아닙니다.
원하는 두께 범위를 미리 기준값으로 끊어두면, 예를 들어 1.8~2.2mm는 정상, 2.8mm 이상은 과두께처럼 설계 검토를 빠르게 할 수 있습니다. 이런 방식은 금형 회의 때도 설명이 훨씬 쉽습니다.
불량과 두께 관계
벽 두께가 중요한 이유를 한 줄로 줄이면 재질은 같아도 두께가 다르면 식는 속도가 달라지고, 식는 속도가 다르면 수축도 달라진다는 점입니다.
그래서 사출품 불량은 성형 조건만의 문제가 아니라 설계 초반 두께 설계에서 이미 상당 부분 결정됩니다.
자주 나오는 불량
- 싱크마크 : 겉면 아래쪽에 두꺼운 덩어리가 있으면 표면이 안으로 말려 들어가듯 꺼집니다.
- 보이드 : 외부는 굳었는데 내부 수축을 못 따라가면 내부 공극이 생길 수 있습니다.
- 워페이지 : 좌우 두께가 다르거나 냉각이 비대칭이면 휨이 심해집니다.
- 쇼트샷 : 너무 얇은 구간은 유동 저항이 커져 말단 충전이 불안정해집니다.
- 게이트 프리즈 조기 발생 : 게이트 근처와 본체 두께 균형이 맞지 않으면 보압 전달이 빨리 끊깁니다.
특히 보스 밑면, 리브 시작부, 코너가 겹치는 자리, 살 두께가 갑자기 두꺼워지는 형상은 실제 양산에서 수정이 가장 많이 들어가는 자리입니다.
겉에서 보기엔 문제 없어 보여도 Wall Thickness 컬러맵으로 보면 바로 눈에 들어오는 경우가 많습니다.
냉각 시간 영향
벽 두께는 생산성에도 직접 영향을 줍니다.
사출 사이클에서 냉각 시간 비중이 큰데, 두께가 늘어나면 냉각 시간은 거의 두께의 제곱에 비례해 커집니다.
그래서 2mm에서 3mm로 두께가 늘면 단순히 1.5배가 아니라, 냉각만 놓고 보면 2.25배 수준까지 늘어날 수 있습니다.
| 최대 벽 두께 | 상대 냉각시간 | 설명 |
|---|---|---|
| 2.0mm | 1.00배 | 기준 |
| 2.5mm | 1.56배 | 두께가 조금 늘어도 사이클이 눈에 띄게 증가 |
| 3.0mm | 2.25배 | 원가와 휨 리스크가 같이 커짐 |
| 4.0mm | 4.00배 | 특별한 이유 없으면 리브나 코어링 검토가 우선 |
그래서 강성이 부족하다고 바로 벽을 두껍게 올리는 방식은 대개 손해가 큽니다.
저라면 먼저 기준 벽 두께를 유지한 상태에서 리브 추가, 보스 밑면 코어링, 급격한 두께 변화 완화부터 검토합니다.
수축 계산식
금형 설계에서 자주 쓰는 기본식은 어렵지 않습니다.
원하는 제품 치수와 예상 수축률이 있으면 먼저 금형 캐비티 치수를 역산합니다.
수축률 S(%) = ((Dm - Dp) / Dm) × 100 Dm = 금형 캐비티 치수 Dp = 냉각 후 제품 치수 목표 제품 치수로 캐비티를 구할 때 Dm = Dp / (1 - S) 수축률이 작을 때의 간이식 Dm ≈ Dp × (1 + S)
예를 들어 최종 제품 치수가 100.00mm이고 재질이 PP이며 예상 수축률을 1.8%로 잡으면, 캐비티 기준 치수는 100 / (1 – 0.018) = 101.83mm 정도로 시작합니다.
물론 실제 금형은 게이트 위치, 유동 방향, 보압 조건, 냉각 회로, 강화재 방향성 때문에 값이 달라지므로 이 값은 시작점으로 보는 편이 맞습니다.
재질별 기준
아래 표는 사출 설계 시작값으로 많이 참고하는 범위를 한 번에 보기 쉽게 정리한 것입니다.
절대값이 아니라 시작 기준으로 보시는 편이 맞고, 실제 양산에서는 등급, 유리섬유 충전 여부, 게이트 위치, 보압, 금형 냉각에 따라 달라집니다.
| 재질 | 권장 벽 두께 | 일반 수축률 | 재질 특징 | 설계할 때 주의할 점 |
|---|---|---|---|---|
| ABS | 1.14 ~ 3.56mm | 0.4 ~ 0.8% | 가공성 좋고 외관 품질이 무난함 | UV와 일부 화학 환경은 별도 확인 필요 |
| PC | 1.02 ~ 3.81mm | 0.5 ~ 0.7% | 충격 강도와 치수 안정성이 좋음 | 두꺼운 자리에서 내부응력과 외관 관리 필요 |
| PC/ABS | 1.20 ~ 3.50mm 권장 시작 | 0.4 ~ 0.7% | ABS보다 내열과 치수 안정성이 좋고 성형성도 무난 | 외관과 강성 균형이 좋아 하우징류에 자주 사용 |
| PP | 0.89 ~ 3.81mm | 1.0 ~ 3.0% | 가볍고 유동성이 좋고 가격이 낮음 | 결정성 수지라 수축과 휨 관리가 더 중요 |
| PA 무충전 | 0.76 ~ 2.92mm | 0.7 ~ 2.5% | 강도와 내마모성이 좋음 | 흡습에 따른 치수 변화까지 같이 봐야 함 |
| PA 충전재 | 0.90 ~ 3.00mm 시작 권장 | 0.5 ~ 1.0% | 강성과 내열이 올라가고 평균 수축이 낮아짐 | 방향성 수축 때문에 유동 방향 휨 검토 필요 |
| POM | 0.76 ~ 3.05mm | 2.0 ~ 3.5% | 내마모, 저마찰, 치수 재현성이 좋음 | 수축이 커서 금형 보정량을 넉넉히 봐야 함 |
| PMMA | 0.64 ~ 12.7mm | 0.2 ~ 1.0% | 투명성과 표면 외관이 뛰어남 | 응력, 크랙, 기포 관리가 중요 |
재질 선택은 벽 두께와 항상 같이 봐야 합니다.
같은 2mm라도 ABS는 비교적 다루기 편한 편이고, PP나 PA는 결정성 때문에 수축과 휨에 더 민감합니다.
POM은 치수 재현성과 미끄럼 특성은 좋지만 수축이 큰 편이라 시작 캐비티 보정이 까다롭고, PC는 강성과 충격 특성은 좋지만 두꺼운 자리에서 응력과 외관을 같이 신경 써야 합니다.
재질 선택 요령
- 외관 하우징 위주면 ABS, PC/ABS가 먼저 검토하기 편합니다.
- 투명 부품은 PC나 PMMA가 맞지만 두께 집중부를 특히 조심해야 합니다.
- 힌지, 생활용품, 가벼운 구조물은 PP가 많이 쓰이지만 수축과 휨을 넉넉히 봐야 합니다.
- 기어, 슬라이딩 부품, 정밀 기구부는 POM이 유리한 경우가 많습니다.
- 내마모와 기계 강도가 중요하면 PA가 좋지만 습도 환경까지 꼭 같이 봐야 합니다.
강화재가 들어간 등급은 평균 수축이 줄어드는 경우가 많지만, 대신 유동 방향과 직각 방향의 수축 차이가 커질 수 있습니다. 즉 숫자만 낮다고 끝나는 게 아니라, 휨 방향이 더 예민해질 수 있다는 뜻입니다. 그래서 유리섬유 강화 등급은 단순 평균 수축률보다 방향성을 더 먼저 보는 편이 안전합니다.
실무 기준값
| 항목 | 권장 시작값 | 이유 |
|---|---|---|
| 일반 벽 두께 | 1.5 ~ 2.5mm부터 검토 | 많은 일반 사출품에서 강성, 충전성, 냉각 밸런스가 무난함 |
| 리브 두께 | 주벽의 50 ~ 60% | 싱크를 줄이면서 강성을 보강하기 좋음 |
| 리브 높이 | 2.5T 이하 | 너무 높으면 충전 불안정과 변형이 늘기 쉬움 |
| 리브 바닥 R | 0.25T ~ 0.5T | 응력 집중을 줄이고 파단을 덜어줌 |
| 드래프트 | 보통 1° ~ 2° | 취출 안정성과 스크래치 감소에 유리 |
| 수직면 최소 드래프트 | 0.5° 이상 | 무드래프트보다 금형과 제품 모두 안전 |
| 텍스처면 드래프트 | 3° 이상 | 표면 끌림과 백화 방지에 유리 |
여기서 가장 중요한 건 주벽을 두껍게 키워서 해결하지 말고, 리브와 형상으로 해결하는 습관입니다.
사출품은 두께를 조금만 키워도 냉각과 수축 부담이 바로 커지기 때문에, 외형이 허락한다면 두께보다 형상으로 강성을 만드는 편이 대부분 더 낫습니다.
NX 검토 항목
- 강화재 사용 재질이면 유동 방향 기준으로 휨 예상 방향도 같이 봅니다.
저는 NX에서 Wall Thickness 결과를 볼 때 최소값보다 최대값을 먼저 보는 편입니다. 실제 양산에서 더 자주 문제 되는 쪽이 국부 과두께이기 때문입니다. 얇은 자리는 비교적 빨리 눈에 띄지만, 두꺼운 자리는 모델이 복잡할수록 놓치기 쉽습니다.
참고 : 무게 측정
마무리 정리
UG NX의 Wall Thickness 기능은 메뉴 하나 눌러 결과만 보는 용도로 끝내기엔 아까운 기능입니다. 사출품 설계에서는 어디가 두꺼운지, 어디서 수축이 몰릴지, 어느 자리가 냉각시간을 끌어올리는지를 빠르게 파악하는 데 정말 유용합니다.
결론만 말하면, 좋은 사출 설계는 벽을 무작정 두껍게 만드는 설계가 아니라, 벽 두께를 균일하게 관리하면서 리브와 형상으로 성능을 만드는 설계입니다. 금형을 깎기 전에 NX에서 한 번 더 체크하면, 수정 비용과 양산 리스크를 동시에 줄이기 좋습니다.
알아두면 좋은 UG NX 기능 참고
Q. UG NX에서 Wall Thickness는 언제 보는 게 좋나요?
모델 형상이 어느 정도 정리된 뒤, 금형 검토 전 단계에서 보는 편이 가장 좋습니다. 보스, 리브, 코너 필렛, 체결부가 들어간 이후에 한 번 돌려야 실제 양산에서 문제가 될 국부 과두께를 찾기 쉽습니다.
Q. 사출품에서 벽 두께는 몇 mm로 시작하는 게 무난한가요?
일반적인 플라스틱 사출품은 1.5mm에서 2.5mm 사이를 시작값으로 검토하는 경우가 많습니다. 다만 ABS, PC, PP, PA, POM처럼 재질마다 권장 범위가 다르므로 최종값은 재질 데이터시트와 금형 조건을 같이 봐야 합니다.
Q. 두께가 두꺼우면 왜 문제가 되나요?
두꺼운 구간은 늦게 식고 수축이 크게 모이기 때문에 싱크마크, 보이드, 휨, 긴 냉각시간으로 이어질 수 있습니다. 강성이 더 필요하면 주벽을 계속 두껍게 키우기보다 리브로 보강하는 편이 더 안정적인 경우가 많습니다.
Q. PP나 PA가 ABS보다 까다로운 이유는 무엇인가요?
PP와 PA는 결정성 수지라서 일반적으로 수축이 더 크고 두께 편차에 민감합니다. 특히 PA는 흡습에 따른 치수 변화까지 같이 봐야 해서 조립 부품이나 정밀 체결부에서는 재질 선택을 더 신중하게 해야 합니다.
Q. 금형 치수는 수축률만 넣으면 바로 결정되나요?
아닙니다. 수축률 계산식은 시작 기준값을 잡는 데 유용하지만, 실제 금형 치수는 게이트 위치, 유동 방향, 보압, 냉각 회로, 강화재 방향성, 트라이 결과까지 반영해서 보정합니다. 그래서 첫 계산값은 시작점으로 보고 시사출 후 반드시 보정 과정을 거칩니다.
