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프레스: 강한 압축력으로 원하는 제품을 만드세요

2023/12/06

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제조에서의 '달고나' 기술, 프레스(press)

여러 가지 금형을 설치하고 압축력을 이용해 금속 판재를 가공하는 방식프레스라고 정의합니다. 프레스는 달고나를 만들 때처럼 누르는 힘을 이용한다는 특징을 갖습니다. 다만 프레스 가공에서는 소위 '뽑기 틀'이 굉장히 다양합니다.

프레스 가공은 재료를 '깎아내지' 않기 때문에 다른 가공 방식에 비해 스크랩(scrap, 고철 찌꺼기)의 양이 적습니다. 그만큼 재료가 절약되는 장점이 있죠. 또 재료의 인성(질긴 정도)이 우수하고 가벼우면서도 강한 제품을 만들 수 있습니다. 원하는 모양의 금형을 만들어두고 눌러 찍어내는 방식으로 제품을 만들기 때문에 금형만 만들어 둔다면 여러개의 제품을 생산하는 과정에서 추가 비용이 적게 듭니다. 급하게 다시 제품을 생산해야할 때도 바로 대응이 가능하죠.

다른 가공법과 비교해 생산성이 매우 높은 것도 장점입니다. 금형이 만들어져 있다면 반자동으로 생산이 가능하기 때문입니다. 여타 판금 가공 방식으로는 1분에 제품 1개를 생산하기가 어렵지만, 프레스라면 1분에 여러 개의 제품을 제조하는 것도 가능합니다. 특히 균질한 제품을 빠르게 대량 생산할 수 있습니다.

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사진: 셔터스톡

온라인 제조 플랫폼 캐파(CAPA)에서는 프레스 가공 견적을 온라인으로 요청할 수 있습니다. 프레스 가공이 가능한 제조업체라면 캐파 파트너로 가입해 온라인으로 거래를 수주할 수 있습니다. 현재 캐파에서 이용 가능한 프레스 가공의 종류는 프레스 금형제작과 프레스 성형으로 나뉩니다.

1. 프레스 금형제작

프레스 금형제작은 프레스로 제품을 만들기 위해 필요한 프레스용 금형을 제작하는 것을 말합니다. 프레스 가공은 일단 금형을 만들어놓으면 추가 비용이 거의 들지 않고 빠르게 생산할 수 있지만, 금형 제작에는 상당한 시간과 비용이 소요됩니다. 상대적으로 초기 비용이 크게 든다는 얘깁니다. 특히 정밀한 제품을 만들기 위해서는 프레스용 금형을 정확하게 제작해야 하기 때문에 이 부분에 상당한 노력이 필요합니다.

금형은 한 번 만들어놓으면 변형이 어렵습니다. 애초 잘못된 금형을 만들거나 수요가 너무 적은데 금형부터 만들게 되면 상당한 비용 손실을 감수해야 합니다. 프레스 금형제작을 이용할 때는 이와 같은 특성을 감안해 양산 여부를 결정해야 합니다.

2. 프레스 성형

일반적으로 프레스 성형을 통해 양산되는 제품은 2차원 형상을 지니는 와셔나 얇은 태엽 부품들이 해당됩니다. 인성이 우수하고 경량의 강한 부품 제작 및 대량생산 시 균일한 부품 제작이 가능하며 가공 후 스크랩 재생으로 재료 이용률이 높습니다. 프레스 성형에서 사용되는 다양한 세부 가공방식은 다음과 같습니다.

전단

전단 가공은 재료를 절단하는 것을 말합니다. 칼이나 톱과 같은 절단 도구 대신 프레스 기계의 누르는 힘을 이용해 재료를 자르는 것입니다. 물건을 절단하는 데 누르는 힘을 사용하는 전단 작업은 단순히 끊어내듯 잘라내는 방식을 비롯해 여러 방식을 취할 수 있습니다. 대표적으로 바깥 부분을 자르는 블랭킹(blanking), 구멍을 뚫는 펀칭(punching), 가장자리는 재료의 가장자리를 여러가지 모양으로 따내는 노칭(notching), 세심하게 다듬는 공정인 트리밍(trimming)이 있습니다.

굽힘

굽힘은 금속의 두께를 거의 변화시키지 않는 상태에서 적정량의 힘을 가해 구부리는 공정입니다. 굽힘 작업을 하는 이유는 금속을 구부려 원하는 형상을 얻는 것 외에도 금속의 강도를 높이거나 부상 위험을 줄이기 위해 날카로운 절단면을 부드럽게 굽히려는 목적도 있습니다. 얇은 판재의 형태를 한 금속은 쉽게 휘어지는 단점이 있는데 절곡은 이러한 판금의 휘어짐 현상을 최소화할 수 있습니다. 대표적인 굽힘 공정으로는 양각 절곡, R-절곡, 직각 절곡, 음각 절곡, 헤밍이 있습니다.

압축

압축은 재료를 강하게 눌러서 모양을 잡는 방식입니다. 유압식 또는 기계식 프레스를 사용해 상부 펀치가 아래로 이동하면서 재료를 가압하게 됩니다. 이를 통해 원하는 형상과 밀도, 입자 간 우수한 접촉력을 얻을 수 있고 높은 강도를 구현할 수 있습니다. 주로 상온에서 공정이 수행되나 녹는점이 높은 금속의 경우 열간에서 수행되기도 합니다.

성형

성형은 재료에 일정한 힘을 가해 특정한 형체를 만든다는 의미로 소재를 불규칙적으로 변형시켜 필요한 치수와 형상을 얻는 복합 가공을 뜻합니다. 재료의 판 두께를 고의로 축소시키지 않으며 금형 사이에 넣어 압력을 가해 원하는 형상을 만드는 가공 방식입니다. 재료의 변형이 작은 경우에 한정해 사용할 수 있습니다. 엠보싱(Embossing), 비딩(Beading), 익스팬딩(Expanding) 등 작업으로 이루어집니다.

특수 가공

이밖에 절삭 공구를 이용한 전통적 방법이 아닌 다른 방법으로 재료를 변형하는 특수 가공도 있습니다. 특수 가공은 기계적, 열적, 전기적, 화학적 에너지를 포함하는 다양한 기술을 활용해 원하는 모양을 만들어냅니다.

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