금형 설계는 금속 주조(다이 캐스팅)와 플라스틱 성형(몰드) 응용 분야의 공구 시스템을 제작하는 대량 생산 제조 공정의 기초가 되는 공학 분야입니다. 이 분야는 재료 거동, 열 관리 및 기계 공학 원리에 대한 포괄적인 이해를 요구합니다. 설계 과정은 제품 설계에 대한 상세한 분석으로 시작되며, 양산성 원칙을 적용하여 잠재적인 생산 문제를 식별하고 해결합니다. 다이 캐스팅 응용 분야에서는 용융 금속 흐름, 열 응력 및 응고 패턴 관리를 중심으로 게이팅 시스템, 오버플로우 웰, 냉각 채널 최적화에 중점을 둡니다. 사출 성형의 경우 중점은 폴리머 유동 특성, 수축 보정 및 금형 탈형 시스템 설계로 옮겨갑니다. 공통 요소로는 제품 형상을 정의하는 캐비티 및 코어 시스템, 재료를 적절히 공급하기 위한 공급 메커니즘, 공정 안정성을 유지하기 위한 온도 조절 시스템, 그리고 부품 탈형을 위한 탈형 시스템이 포함됩니다. 재료 선택은 매우 중요하며, 도구용 강재는 생산 요구사항에 따라 선택됩니다. 예를 들어, 다이 캐스팅 응용 분야에서는 열피로 저항성, 마모성 재료에는 내마모성, 외관 표면에는 연마성 등을 고려합니다. 현대 설계 방식은 3D 모델링, 공정 시뮬레이션 및 구조 해석을 위해 CAD/CAE 소프트웨어를 적극적으로 활용합니다. 설계는 또한 유지보수의 용이성, 부품의 표준화, 생산 장비와의 호환성과 같은 실질적인 고려 사항도 반영해야 합니다. 대량 생산의 경우, 금형 설계는 내구성 있는 구조, 정밀한 정렬 시스템 및 효율적인 냉각 구성으로 생산성을 극대화합니다. 성공적인 금형 설계는 일관된 품질, 치수 정확도 및 표면 마감을 갖춘 부품을 생산하면서 도구 수명 연장, 사이클 시간 단축, 재료 낭비 최소화를 통해 생산 경제성을 최적화하는 제조 시스템을 제공합니다. 이 공학 분야는 자동차, 소비재, 의료기기 및 전자 산업 등 전 세계적으로 제품 설계와 상업적 제조를 연결하는 핵심적인 역할을 수행합니다.