진행형 다이 대 전달형 다이 자동차 부문: 기술적 스탬핑 가이드

TL;DR

선택은 진보적 다이 그리고 트랜스퍼 다이(Transfer Die) 스탬핑은 기본적으로 부품의 크기, 복잡성 및 생산량에 따라 달라진다. 프로그레시브 다이 스탬핑 매우 많은 양(일반적으로 연간 100만 개 이상)으로 생산되는 소형 정밀 부품(예: 전기 단자 또는 브래킷 등)의 경우, 분당 수백 스트로크에 이르는 고속 덕분에 부품당 비용이 가장 낮아지므로 프로그레시브 다이가 더 우수한 선택이다. 반면에 전송 다이 스탬핑 대형 심발형 부품(예: 자동차 외판 패널 또는 서스펜션 암)이나 성형 중 회전이 필요한 부품의 경우, 프로세스 초반에 부품을 메탈 스트립에서 분리하기 때문에 트랜스퍼 다이가 필수적이다.

궁극적으로 설계 시 깊은 그루브 형성 또는 스트립 배치 제약 조건을 초과하는 구조적 강성이 요구된다면 트랜스퍼 방식이 필요하다. 소형 부품의 경우 속도와 효율성을 위해 프로그레시브 방식이 업계 표준이다.

핵심 차이점: 연속 스트립 대 자유 블랭크

이 두 공정 사이의 가장 중요한 기술적 차이점은 재료가 프레스를 통해 어떻게 취급되고 이송되는지에 있다. 이러한 차이는 속도에서 부터 부품 형상에 이르기까지 다른 모든 요소를 결정짓는다.

프로그레시브 다이: 연속 스트립 방식

포함됨 프로그레시브 다이 스탬핑 금속 코일은 단일의 연속 스트립 형태로 프레스를 통해 공급된다. 부품은 순차적인 공정 스테이션을 지나면서 기본 스트립(캐리어 리본)에 물리적으로 연결된 상태로 유지되며, 각 스테이션은 프레스의 매 스트로크마다 펀칭, 벤딩 또는 코인링과 같은 특정 작업을 동시에 수행한다.

부품이 최종 스테이션(절단 공정)에서야 비로소 스트립에서 분리되기 때문에, 이 공정은 고속에서도 매우 안정적이다. 그러나 이와 같은 연결 상태는 동작 범위를 제한하며, 부품은 공정 사이에서 자유롭게 회전하거나 뒤집을 수 없다. 따라서 부품은 스트립 배치의 직선적 진행 방향을 따라야 한다.

트랜스퍼 다이: 자유 부품 방식

전송 다이 스탬핑 개별 부품(블랭크)를 첫 번째 공정에서 스트립으로부터 분리합니다. 절단된 후 부품은 기계식 이송 시스템(일반적으로 서보 구동 '핑거', 그립퍼 또는 로봇 암의 배열)에 의해 각 공정 사이를 이동합니다.

이와 같은 '프리 스테이트(free state)'는 훨씬 더 복잡한 조작이 가능하게 합니다. 부품이 스트립에 고정되어 있지 않기 때문에 캐리어 웹을 변형시키지 않고도 180도 회전하거나, 기울이거나, 깊게 성형할 수 있습니다. 그러나 이러한 기계적 이송 방식은 시간 지연을 초래하여 연속 공급 방식의 프로그레시브 다이보다 사이클 타임이 느려집니다.

생산량 및 속도: 경제성 방정식

자동차 조달 담당자와 엔지니어에게 있어 결정은 금형 투자비와 단가 사이의 '손익분기점(break-even)'에 달려 있습니다.

프로그레시브 다이(Progressive dies)는 대량 생산의 핵심 장비입니다. 분당 수백 스토크로 운용할 수 있는 능력 덕분에 복잡한 금형의 초기 고비용이 수백만 개의 부품 생산을 통해 빠르게 상각되며, 가능한 한 가장 낮은 단가를 실현합니다.

트랜스퍼 다이(Transfer dies)는 기계식 이송 장치가 스토크 사이에 부품을 물리적으로 집어 옮겨야 하기 때문에 일반적으로 속도가 느립니다. 그러나 생산량이 적거나 재료 비용이 가공 속도보다 더 중요한 경우(예: 고가의 합금재 등)에는 프로그레시브 다이에서 캐리어 스트립 사용으로 발생하는 잔여 폐기물을 제거할 수 있기 때문에 트랜스퍼 스탬핑이 더 경제적일 수 있습니다.

시제품 제작에서 대량 생산으로 전환하는 과정을 진행하는 제조업체들에게는 소이 메탈 테크놀로지 성분의 수명 주기 단계에 맞는 프로세스를 보장하기 위해 신속한 시제품 제작에서부터 대량 생산을 위한 IATF 16949 인증 생산까지 확장 가능한 솔루션을 제공함으로써 이 격차를 해소합니다.

설계 유연성: 심층 드로잉 및 복잡한 형상

진행형 다이가 더 빠르긴 하지만 금속 스트립의 물리적 특성에 의해 제약을 받습니다. 반면 트랜스퍼 다이는 복잡한 성형 공정에 필요한 자유도를 제공합니다.

• 심층 드로잉 가능 범위: 트랜스퍼 스탬핑은 깊이가 지름을 초과하는 '심층 드로잉' 부품(예: 필터 하우징, 오일 팬) 제작에서 주로 사용되는 방식입니다. 진행형 다이에서는 재료 흐름이 스트립에 고정되어 있어 제한되기 때문에 심층 드로잉이 어려우며, 이로 인해 찢어짐이 발생할 수 있습니다. 반면 트랜스퍼 다이에서는 자유 상태의 블랭크가 제한 없이 모든 방향에서 재료를 끌어들일 수 있습니다.
• 부품 조작: 부품에 크너링, 나사 가공 또는 부품의 회전이 필요한 사이드 피어싱과 같은 특징이 요구되는 경우, 전달 다이(Transfer dies)만이 유일한 실현 가능한 옵션입니다. 기계식 핑거는 고정된 스트립 레이아웃으로는 수용할 수 없는 정확한 각도로 부품을 정렬할 수 있습니다.
• 크기 제한: 프로그레시브 다이(Progressive dies)는 모든 공정장을 직선으로 배치하기 위해 필요한 다이 베드의 크기로 인해 소형에서 중형 부품(커넥터, 브래킷 등)에 주로 사용됩니다. 반면 전달 다이는 차체 필러, 프레임, 크로스 멤버와 같이 큰 자동차 부품의 표준 방식입니다. 이러한 부품들은 정교한 스트립 위를 이동하기에는 너무 큽니다.

자동차 응용 분야: 실제 적용 사례

자신의 요구에 맞는 공정을 시각화하기 위해 다음의 일반적인 자동차 부품들을 고려해 보세요:

프로그레시브 다이 프레스 성형에 가장 적합한 경우

• 전기 단자 및 커넥터: 정밀한 굴곡 가공과 엄격한 허용오차가 요구되는 소형, 대량 생산 부품.
• 소형 브래킷 및 클립: 수백만 개 단위로 생산되는 패스너 및 장착 하드웨어.
• 와셔 및 셔임: 속도가 유일하게 중요한 평가 기준인 단순한 평면 부품.
• 리드 프레임: 피치 정확도가 가장 중요한 정밀 전자 부품.

트랜스퍼 다이 스탬핑에 가장 적합

• 바디 패널 및 구조 프레임: 후드, 도어 패널, 필러 등 대형이며 복잡한 곡면 가공이 필요한 부품.
• 딥 드로잉 쉘: 원통형 하우징, 에어백 캔, 센서 커버 등.
• 서스펜션 부품: 고강도 강재를 사용하고 다축 성형이 필요한 컨트롤 암 및 서브프레임.
• 튜브 응용 분야: 평면 잎보다는 튜브 스톡으로 형성된 부품은 종종 형성 스테이션 사이에서 이동하기 위해 전송 시스템을 사용합니다.

비용 분석: 캐프 엑스 대 오페스

재정 결정은 균형이 필요합니다. 자본 지출(CapEx) 가구에 대한 운영비용 (OPEX) 조각 가격에

도구 투자 (CapEx): 일반적으로 진행형 도형은 제작비가 더 비싸다. 그들은 단 하나의 고도로 복잡한 다이 블록을 필요로 합니다. 정밀한 먹이 메커니즘과 조종 핀을 가지고 있습니다. 전송 도는 때로는 단순하고 분리 된 도는 스테이션으로 구성되어있는 경우 처음에는 저렴 할 수 있지만 전송 자동화 시스템은 자체적으로 상당한 자본 비용을 나타냅니다.

원가 (OpEx): 이 부분에서 프로그레시브 스탬핑이 우위를 점합니다. 인건비는 최소화되며(보통 다수의 프레스 당 한 명의 작업자), 기계 처리량은 매우 큽니다. 반면 트랜스퍼 스탬핑은 사이클 시간이 느리고 기계 관련 부대비용이 높기 때문에 개별 제품당 가격이 더 높습니다. 그러나 부품이 크거나 재료가 특히 비싼 경우(예: 구리 또는 고성능 합금)에는 트랜스퍼 스탬핑에서 더 나은 네스팅(nesting)으로 인한 재료 절감 효과가 전체 비용 구조를 유리하게 바꿔놓을 수 있습니다.

결론: 적절한 공정 선택

프로그레시브 다이 스탬핑과 트랜스퍼 다이 스탬핑 중 선택하는 것은 거의 항상 선호도의 문제가 아니라, 일반적으로 부품 설계와 생산 수량에 의해 결정됩니다. 자동차 부품이 소형이고 정교하며 매년 50만 내지 100만 유닛 이상의 대량 생산이 필요한 경우 프로그레시브 다이 스탬핑 필요한 투자 수익률(ROI)을 달성할 수 있습니다.

그러나 디자인이 깊은 드로잉(deep draws), 큰 구조적 형상, 또는 스트립 제약에서의 자유를 요구하는 경우에는 전송 다이 스탬핑 보다 기술적으로 우수한 옵션입니다. 톤수, 형상 및 연간 사용량 등 구체적인 요구 사항을 평가하여 제조 전략에 부합하는 데이터 기반의 선택을 하십시오.

자주 묻는 질문

1. 프로그레시브 다이가 딥 드로잉 성형을 처리할 수 있나요?

얕은 드로잉의 경우 가능하지만, 일반적으로 딥 드로잉(깊이가 지름을 초과하는 경우)에는 프로그레시브 다이를 권장하지 않습니다. 캐리어 스트립에 연결된 상태에서 재료의 흐름이 제한되어 벽 두께 감소 또는 파열이 발생할 수 있습니다. 전송 다이의 경우 빈(blank)이 자유롭기 때문에 모든 방향에서 균일하게 재료가 흐르므로 딥 드로잉에 더 적합합니다.

2. 프로그레시브 성형의 생산량 기준치는 얼마인가요?

프로그레시브 다이 성형은 연간 25만 개에서 50만 개 이상의 부품 생산 시 가장 비용 효율적입니다. 100만 개를 초과하는 볼륨에서는 부품당 노동력 비용이 낮기 때문에 호환 가능한 부품의 경우 거의 유일한 선택 방법이 됩니다.

3. 전송 다이 성형이 프로그레시브 성형보다 더 비싼가요?

일반적으로 부품 단위로는 그렇습니다. 이송 스탬핑은 더 느린 속도(분당 스트로크 수가 적음)로 운용되기 때문에 기계 가동 시간과 단위당 노동 비용이 증가합니다. 그러나 소량 생산이나 대형 부품의 경우, 자재 폐기율이 낮고 금형이 보다 단순할 수 있다는 점 덕분에 전체 프로젝트 비용 측면에서 이송 스탬핑이 더 경제적인 선택이 될 수 있습니다.