고객 소개

• 고객: TYC Brother Industrial Co., Ltd.
• 국가: 대만
• 산업: 자동차
• 솔루션: Moldex3D Advanced

TYC Brother Industrial Co., Ltd. 는 자동차, 오토바이, 트럭 그리고 버스 조명 제품 생산 업체 중 세계에서 가장 큰 회사 중 하나다. 이 회사는 북미, 유럽, 아시아-태평양, 중동 지역에서 OEM과 자동차 부품 교체 시장에서 세계적인 조명 부품 공급 업체다. 그 제품의 품질을 향상시키기 위해, 모든 TYC의 제품은 엄격한 품질 테스트(생산, 포장 및 TYC의 고객에게 최종 배송을 통해 원 재료를 확인으로)를 거쳐 표준화되고 자동화 된 제조 공정을 통해 생산된다. 프로세스의 모든 단계에서 신중을 가하고, 도로 안전을 보장을 위한 최고 품질의 제품을 생산하기 위해 모니터링 한다. (출처: www.tyc.com.tw) 

수행요약

셋째 브레이크 라이트는 뒤 따라오는 드라이버에게 속도를 낮추는 경고를 하기 위해 효과적이다. 브레이크 반응 속도를 단축하고 거의 모든 차에게 꼭 필요한 기계를 만듦으로써, 후방 충돌을 50%까지 줄 일 수 있다.

셋째 브레이크 라이트 디자인을 얇고 길게 가져감으로써, 차량에 현대적인 조명디자인의 인기가 상승하고 있다. 그러나, 이런 종류의 디자인을 갖는 것은 생산에 어려운 문제가 발생 할 수 있다. 라이트의 가운데 영역이 좁아지는 디자인 때문에, 캐비티 내부의 열 방출을 조절하기가 어렵다. 이 경우, 불 균형한 열 방출은 수축 문제를 일으키며, 그것에 의해 제품 변형 및 조립 문제가 발생한다. TYC는 수축 문제를 평가하기 위해 Moldex3D 시뮬레이션을 이용하였고, 성공적으로 이 문제를 해결하는 가장 실현 가능한 해결책을 찾았다. 따라서, 시간 절약, 비용 절감 그리고 제품 수율 향상 등 목표를 다 달성했다.

그림1. 셋째 브레이크 라이트

그림2. 제품 설계

해결 과제

• 제품의 수축을 30% 이상 개선을 달성한다.
• 조립 시간과 시장 출시 시간을 줄인다.

연구 사례

고유의 좁아지는 갭 디자인 때문에, 실제 성형 공정에서 수축 문제가 발생할 가능성이 있다. (그림3, 점A) 수축은 제품 외관에 영향을 받을 뿐 아니라, 라이트 케이스와 라이트 베이스를 함께 조립할 때 어려움이 발생한다. 이것은 나중에 light-guild 장치와 LED 회로 기판 조립에 더 큰 문제가 발생할 수 있다. (그림 4)

원래의 설계에서, 제품 변형에 기여하는 주요 원인은 불 균일한 제품 온도로 인해 제품의 가운데 영역 주위에 심한 수축 결과가 발생한다. 방열의 균형과 제품의 수축을 향상시키기 위해서, 보다 나은 냉각을 위한 두 가지 설계 변경이 제안되고 연구되었다.

      1.제품 인서트의 부품을 P-5 스틸에서 베릴륨 구리로 교체 (그림5(b))
      2.P-5 스틸 제품 인서트에 3mm 냉각 채널 추가 (그림5(c))

가장 큰 변형은 제품의 양쪽 끝에 나타나고, 수축은 제품의 중앙에 발생한다. (그림6(a)) 그러나, 위에 제안한 설계 변경을 Moldex3D 시뮬레이션 결과에 따르면, 불 균일한 방열 및 Y 변형 둘 다 Design1에서 향상되었다. (그림6(b))

그림5 (a). 초기 설계	그림5(b). 설계변경 1	그림5 (c). 설계변경 2
그림6 (a). 초기 설계: Y-변위	그림6 (b). 설계변경1: Y-변위	그림6 (c). 설계변경2: Y-변위

게다가, Moldex3D 해석 결과와 실제 성형 결과를 비교해도 3가지의 디자인 중 설계2가 가장 좋은 냉각 효율이 나타났다. 각각의 디자인 (그림 7(a)와 그림 7(b))을 기반으로 1000개의 실제 제품을 조립을 통해 설계2는 가장 뛰어난 57.4%의 제품 수축 개선을 달성하였고, 수율은 98.2%로 개선되었다. (Table 1&2)

또한, 부품 조립 평균 요구 시간을 434초에서 257초로 줄였다. 요약하면, Moldex3D는 정확한 시뮬레이션 결과를 제공할 수 있었다. 그리고 TYC가 수축 결함을 해결하기 위한 냉각 시스템을 최적화 하는 것을 성공적으로 도움을 주었고, 제품의 품질을 더욱 향상 시켰다.

표 1: Moldex3D 해석 결과와 실제 성형 결과의 비교

표 2: 수율과 소요 조립 시간의 비교

결과

Moldex3D 시뮬레이션 해석을 통해, TYC는 금형 온도가 제품의 수축에 직접적인 영향을 끼치고 있음을 명확히 이해하였다. 그리고, Moldex3D 시뮬레이션 솔루션의 도움으로 상당한 체적 수축량을 성공적으로 감소시켰고, 시간과 비용 저감의 목표를 달성하는데 기여하여, 제품 수율은 실질적으로 98% 이상으로 향상 되었다. 이 케이스는 Moldex3D시뮬레이션 해석과 실제 성형 제품이 완벽하게 밀접한 상관관계가 있음을 입증하였고, Moldex3D 시뮬레이션 솔루션이 TYC의 미래 제품 개발을 위한 유용한 도구 및 신뢰할 수 있는 기준이 될 수 있다는 것을 입증하였다.