25. 버큐폼 키트의 생산 방식과 이해

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버큐폼(진공 성형)의 이해

모형 제작 방법 중 하나인 버큐폼(Vacuum Forming, 진공 성형) 제작은 열가소성 플라스틱 시트를 열로 부드럽게 만든 뒤, 마스터 몰드(원본) 위에 덮고 바닥면에서 진공 흡입해 몰드의 형태대로 시트를 성형하는 방식입니다.

일반적인 프라모델 키트 제작에서는 그다지 흔하게 접하기 어려운 방식이기는 합니다만 RC 카에 관심을 조금 가지고 계셨다면 아래 사진처럼 생긴 RC 카의 바디 제품을 보셨을텐데 약간 투명하게 보이는 이 부품이 바로 버큐폼 방식으로 만들어 낸 제품입니다.

Tamiya RC Body Set – Porsche 911 GT3

간혹 대중적 인기는 없어서 대량 생산하기는 어렵지만 회사에서 꼭 만들고 싶거나… 아니면 다른 사정으로 소량만 생산해야 할 일이 있는 경우에는 버큐폼 기법을 이용해 전체 킷 혹은 킷의 일부 부품(범선의 돗 부품)을 만들어 내기도 합니다.

1/72 Model Aircraft vacuform complete kit – Modelland – Reggiane Re2005 Sagittario
메인은 넨도로이드지만 여기에서의 관심사는 버큐폼으로 만들어진 오른편 속 포장재입니다

이처럼 흔하지는 않지만 RC카 바디, 피규어 패키지, 소형 플라스틱 부품, 건축 모형의 파사드 등 다양한 분야에서 활용되고 있는 기법이기도 합니다.

무엇보다 버큐폼 제작 방식은 제작 속도가 빠르고, 비교적 저렴한 비용으로 얇은 쉘 형태의 복제가 가능하다는 점인데 성형기만 갖출 수 있다면 이런 저런 것들을 만들어 큼직하고 덩어리감 있는 무언가를 만들어내기 적절한 제작 방식입니다.

다만 이렇게 만들어진 쉘 형태의 부품 판에서 사용할 부분만 잘라내고 접착하는 과정이 대충 잘라서 붙여도 똑딱 붙게 되는 요즘 프라모델과는 달리 매우 섬세하고 세밀하게 작업해야만 한다는 제작 난이도가 생기게 됩니다. 즉, 생산은 쉽고 제작은 어려운 방식중의 하나라는 점은 신경써야 하는 부분입니다. 혹시라도 연습해 보시고 싶다면 피규어 속 포장재의 경계선을 잘라내서 다른 경계선에 붙이는 연습을 한 번 해 보시면 결코 쉽지 않음을 이해하실 수 있을 듯 합니다.

필수 준비물

버큐폼 작업을 진행하는데 필요한 요소들이 몇 가지 있는데 각각의 사정을 이해하시면 제품의 특성을 이해하는데 도움이 되실거라 생각됩니다.

마스터 몰드 (Master Mold/Buck)

마스터 몰드는 쉽게 말해 복제하거나 성형할 원본을 말합니다.

버큐폼 작업을 하기 위해서는 제작 방식에 대한 이해와 이에 맞는 마스터 몰드를 준비하셔야 하는데 위에 있는 포르쉐 바디의 사진이나 넨도로이드 포장재 사진처럼 바닥면에서 쭈욱~ 빨아들이는 진공의 힘으로 위에 있는 말랑해진 얇은 플라스틱판을 당기는 것이므로 뒷면까지 뽑아내기는 불가능하고 일반적으로 위에서 조명을 비췄을 때 그림자 지는 부분은 제대로 성형하기 어렵다고 이해하시면 좋을 듯 합니다.

아래에 있는 기둥을 예로 든다면 이 상태로 세워서 성형을 하면 제일 윗면의 사각형 형태로 쭈우욱~ 늘어날 가능성이 매우 크고 성형기 진공 압력이 엄청나게 쎄다면 안쪽으로 조금은 휘어들어갈 수 있겠지만 아무래도 복잡한 나뭇잎이나 기둥의 홈은 표현되기 어려운 기법입니다. 대신 이 기둥을 눕혀서 성형한다면 나뭇잎 부분의 디테일이 세밀하게 살아나지는 않겠지만 어느정도는 만들어질테고 긴 사각형보다는 조금은 더 기둥스럽게 만들어질겁니다. 그럼에도 여전히 밑면까지는 잘 살아나지 않겠죠.

따라서 이런 기둥을 꼭 버큐폼으로 만들고 싶다면 기둥을 대략 윗면의 사각형의 대각선 방향에서 쭈우욱~ 아래로 절단해서 두 조각으로 분리한 후에 버큐폼을 2장 만들어 접착하는 방식이 그나마 나은 접근일텐데 아무래도 이런 형태라면 그냥 레진이나 석고를 이용한 복제가 답이 아닐까 합니다.

진공 성형기 (Vacuum Former)

뽑아내고 싶은 마스터 몰드의 적합도를 파악하셨다면 그 다음으로 중요한 것은 바로 버큐폼 성형기입니다. 물론 시판되는 것도 있긴 하지만 자작하는 방법도 유튜브에 다양하게 올라와 있으니 참고하시면 좋을 듯 합니다. 자작하는 것이 꼭 저렴한 것도 아닌데 굳이 자작을 권하는 이유는 저마다 만들어내고 싶은 것들의 크기가 다르기 때문에 자신의 작업에 적합한 사이즈라면 더욱 유용할 것이기 때문입니다.

진공 성형기는 작업에서 가장 중요한 것으로 플라스틱 판을 말랑말랑하게 해 주는 히터와 진공을 일으켜 플라스틱 판을 성형하는 테이블로 구성되어 있습니다. 이 두 가지가 일체형으로 되어 있을 수도 있고1) 분리되어 있을수도 있습니다. 어디까지나 말랑해진 플라스틱을 얼마나 식지 않고 따뜻한 상태로 옮기느냐의 문제이기에 물리적으로 이 기능이 분리되어 있는지 아닌지는 중요하지 않습니다.

아래에 있는 동영상을 보시면 개략적인 역할과 고려해야 할 점에 대해 감을 잡을 수 있으리라 생각됩니다.

Why I got a Vacuum Former, What Can it Do
(진공 성형기를 구입한 이유와 그 용도)
home made vacuum former and vacuum process
(수제 진공 성형기 및 진공 성형 공정)

열가소성 플라스틱 시트

최종적으로 성형되어 만들어지는2) 완제품의 재료가 되는 것인데… 열가소성은 말 그대로 열을 가하면 말랑말랑해진다는 의미입니다.

HIPS (High Impact PolyStyrene), ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene), PETG (Polyethylene Terephthalate Glycol-modified), PC (Polycarbonate) 등 다양한 수지를 사용할 수 있으며, 시중에 판재 형태로 유통되는 제품을 선택하시면 됩니다. 두께는 보통 0.5~2mm 두께면 충분한데 너무 얇으면 버티는 강도가 약하고, 너무 두꺼우면 잘 휘어지지 않으므로 자신의 장비에 맞는 적절한 두께를 찾기 위한 노력이 필요합니다.

진공 펌프 또는 산업용 진공 청소기

공기를 흡입할 강력한 흡입원이 필요한데 일반 블로워 수준으로는 안되고 적어도 산업용 진공 청소기 레벨은 되는 것이 바람직합니다.

Festool 이동식 집진기 CTL MIDI I CLEANTEC

기타

뜨겁게 열을 가해서 말랑말랑해진 플라스틱 판을 맨 손으로 만지는 것은 매우 위험하므로 열기를 피할 수 있는 장갑, 커터/아트나이프 또는 가위등이 있으면 작업을 진행하기 편합니다. 어쨌거나 전열기가 내장될 수 밖에 없는 제품이다 보니 버큐폼을 직접 제작하신다면 항상 전기 조심, 열 조심 하시기 바랍니다.

마스터 몰드(원본) 제작

언제나 그렇듯이 복제된 제품의 성형 품질은 원본인 몰드의 품질에 달려 있습니다. 원본의 모서리가 두리뭉실한데 복제본의 모서리가 날카롭게 각이 살아있기는 불가능합니다3). 즉, 원본이 되는 몰드를 잘 다듬어 놓을 필요가 있는데, 버큐폼 자체의 복제 방식이 약간은 두루뭉실한 표면을 만드는 것에 유리하기 때문에 원본의 디테일이 매우 복잡한 편이라면 다른 복제 방법을 찾는 것이 적합합니다.

그리고 몰드의 재료는 3D 프린팅(PLA/ABS), 목재, 석고, 레진과 같이 아무래도 내열성이 있는 재료를 이용해 제작하는 것이 바람직합니다4).

품질이나 재료외에도 중요한 것은 몰드를 만들 때 조금은 더 신경써야 할 점이 있습니다. 바로 틀을 뽑아낼 수 있도록 만들어야 한다는 점입니다. 복제된 것을 틀에서 뽑아내지 못하는 상태라면 매우 매우 큰 문제입니다. 다행히 몰드만이라도 무사히 뽑아낼 수 있다면 틀을 다시 만들면 되는데 그것마저 쉽지 않으면 몰드를 일부 손상시킬 수 밖에 없기 때문입니다.

언더컷 조심: 버큐폼 재료가 완전히 딱딱한 재질은 아니고 약간 휘어질 수 있는 재질이기 때문에 약간의 언더컷이라면 꺼내는 것이 가능할 때도 있지만 가급적 언더컷을 피하는 것이 좋습니다. 만약 언더컷이 강력하면 성형 후 몰드가 빠지지 않습니다. 하지만 이런 경우가 발생하면 버큐폼 재질을 찢어내고 몰드를 살린 후에 이런 저런 옵션을 수정한 후 다시 시도하시면 되겠습니다.

표면 처리: 표면이 매끄러워야 성형 후에도 결과물이 깨끗합니다. 반면 표면이 거칠다고 그 거친 표면이 모두 복제되어 나오지는 않습니다. 어디까지나 복제를 하기 위해 가열하는 플라스틱 시트의 두께나 재질이 영향을 미칠 수 있으므로 시트의 특성을 충분히 테스트하지 않았다면 가급적 표면을 매끄럽게 처리한 후 후처리로 마무리하는 것이 나을 듯 합니다.

탈형 구배(Draft Angle): 측면은 약 3~7도 정도의 경사를 주어야 쉽게 탈형이 됩니다. 탈형 구배는 일반 사출 금형에서도 필요한데 금형과의 마찰을 줄여 표면 손상을 방지하고, 이젝팅 시 제품 긁힘, 변형, 핀 파손을 막아 금형 비용과 생산 시간을 절감하는 사출 설계에 필수적인 요소이기 때문입니다.

공기 구멍(Vent Holes): 복잡한 구조나 음각 부분에는 공기가 빠져 나갈 작은 구멍이 필요합니다. 경우에 따라서는 몰드가 되는 원형에 구멍을 내야 하는 경우도 발생합니다. 위에 있는 동영상을 보시면 짧게 지나가긴 하지만 어떤 경우에 이런 구멍을 뚫어줄 필요가 있는지에 대한 설명이 나옵니다.

버큐폼 제작 순서

작업 순서 역시 동영상 한 번 보는 것이 훨씬 쉽게 설명하는 방법인데 글로 쓰자니 애매한 부분도 있네요. ㅠㅠ 그래도 순서를 대략 적어보면 아래와 같습니다.

  1. 몰드 배치: 마스터 몰드를 진공 테이블 중앙에 배치합니다.
  2. 시트 고정: 플라스틱 시트를 히터 프레임에 고정합니다.
  3. 가열: 히터에서 시트를 가열합니다. 시트가 가열되면 아래로 늘어질 것이기 때문에 이에 대한 고려를 해서 히터를 위치하면 좋습니다. 시트가 부드러워져 중심부가 2~3cm 정도 처질 때까지 계속 열을 가합니다.
  4. 진공 흡입 (성형): 히터를 치우고, 시트가 식기 전에 몰드 위에 시트를 빠르게 내린 후 진공 청소기를 작동시켜 공기를 빼 줍니다. 이 과정에서 시간을 단축시켜야 조금이라도 말랑한 상태이기 때문에 성형이 잘 됩니다.
  5. 냉각 및 탈형: 플라스틱 시트가 완전히 굳을 때까지5) 기다린 후 몰드에서 분리합니다. 시트가 굳기 전에 탈형하면 부드러워져 있는 상태의 시트가 틀어져버릴 수도 있기 때문에 완전히 식은 후에 분리해 내시기 바랍니다.
  6. 트리밍: 불필요한 가장자리를 잘라내어 마무리합니다. 제품화를 하건… 아니면 실제 제작을 하건 필요한 정도의 범위에서 잘라내면 됩니다.

자주 발생하는 문제와 해결법

Detail이 안 나온다고 느껴질 정도로 성형이 흐릿한 경우는 진공 흡입력이 약하거나 시트가 너무 두껍거나 시트 가열이 부족한 경우입니다. 시트 재질을 조금 더 연하고 얇은 걸로 바꾸고 충분히 가열한 후에 진공 흡입력을 높여보십시오. 위에 있는 동영상을 보시면 진공 박스 중간을 가로 막아서 빨려 나갈 공기가 모여있는 공간을 절반으로 줄이는 방식으로 흡입력을 높이는 방식도 소개되고 있으므로 한 번 봐 두면 도움이 될 겁니다.

플라스틱 시트가 찢어지는 경우라면 너무 과도하게 가열되거나 얇은 재질을 사용했기 때문일 가능성이 큽니다. 이 역시 시트의 재질이나 두께를 변경해서 테스트할 필요가 있습니다.

탈형 불량으로 몰드가 안 빠지는 경우는 언더컷이 있거나 탈형 구배가 부족한 경우입니다. 심한 언더컷이 아니라면 시트를 비틀면서 뽑아볼 필요가 있습니다. 탈형 구배가 부족해 빠지지 않는 경우에는 시트에 약간 구멍을 내고 컴프레서로 강한 압축 공기를 밀어 넣으면 뽑히는 경우도 있으므로 시도해 볼만한 가치가 있습니다.

시트에 주름이 발생하는 웨빙 (Webbing) 현상이 일어난다면 플라스틱 시트가 너무 많이 늘어났거나 몰드 배치가 너무 촘촘하거나 하는 경우에 발생합니다. 이 현상을 피하시려면 제일 위에 있는 Tamiya RC Body Set – Porsche 911 GT3 의 사진에서 진공흡입면쪽을 유심히 보면 필요한 부품 아래쪽으로 탈형 구배를 고려해 조금 더 연장되어 있는 것을 볼 수 있을 겁니다. 그리고 각 모서리가 뾰족하지 않게 부드럽게 다듬어져 있는데 만약 모서리가 뾰족한 경우에는 그 모서리를 중심으로 주름이 발생할 수 있기 때문입니다.

요약하자면 버큐폼은 1) 적절한 몰드 디자인(언더컷 주의, 탈형 구배 경사 있음), 2) 적절한 시트 가열, 3) 빠른 진공 작업이 핵심이라고 할 수 있는 모형 복제/제작 방식입니다.

B3. 건축물 만들기 에서 봤던 건물 키트의 경우처럼 각 벽면을 버큐폼 방식으로 틀을 만들어 여러개를 뽑아 놓는 것도 알뜰살뜰 사용할 수 있는 매우 보람찬 방법입니다.

  1. 그렇다고 해도 기능적으로는 분리되어 있습니다.[]
  2. 복제되는[]
  3. 모든 카피는 원본에서 한꼬집씩 무언가 빠진다고 생각하는 것이 편합니다.[]
  4. 3D 프린팅된 재료들은 열에 약한 편이기는 하지만 버큐폼을 위해 말랑해진 플라스틱 판의 온도때문에 극단적으로 휘는 정도는 아닐 것이기 때문에 어느정도 몰드로 사용해도 괜찮습니다. 다만 폭이나 두께가 너무 얇다면 고민해 볼 필요가 있습니다.[]
  5. 약 1~2분[]
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다시 시작하는 모형 강좌 목록

10. 서론 : 강좌를 시작하기에 앞서…

20. 주로 어떤 제품을 다루게 될까?

21. 모형 제품 생산 방식 이해하기

22. 인젝션 키트의 생산 방식과 이해

23. 소프트 비닐 키트의 생산 방식과 이해

24. 레진 키트의 생산 방식과 이해

26. 우든 키트의 생산 방식과 이해

27. 3D 프린팅 생산 방식과 이해

28. 모형 제작 과정

30. 도구의 이해

31. 모형 제작에 필요한 기본적인 도구

32. 모형 제작에 도움되는 전문적인 도구

33. 개조/자작에 활용할 수 있는 도구

34. 작업 환경

35. 3D 프린터로 만드는 보조 도구

40. 인젝션 키트 제작 과정

41. 인젝션 키트의 가조립

42. 인젝션 키트 부품 접착하기

43. 인젝션 키트 접착 부품 다듬기

50. 소프트 비닐 키트 제작 과정

51. 소프트 비닐 키트 부품 다듬기

52. 소프트 비닐 키트 가조립과 빈 속 채우기

53. 소프트 비닐 키트 접착하기

60. 레진 키트 제작 과정

61. 레진 키트 부품 다듬기

62. 레진 키트 가조립하기

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70. 다양한 효과

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72. 매끈한 표면 질감 만들기 (광택 작업)

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74. 녹슨 금속의 질감 효과

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76. 독일 전차의 찌메리트 코팅 (Zimmerit Coating)

80. 도색의 이론

81. 도료의 일반 상식

82. 모형용 도료

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85. 시너의 특성

90. 도색 기법

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94. 그라데이션, 블랜딩 그리고 NMM

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A7. 커스텀 데칼 제작

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B0. 베이스 제작

B1. 평평한 평지 베이스 만들기

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B3. 건축물 만들기

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