- 고객: Mold Automation Education
- 국가: 대만
- 산업: 대학교
- 솔루션: Moldex3D eDesign
수행 요약
플라스틱 사출성형이 제품을 빠르게 대량 생산할 수 있지만 생산 과정으로 인한 변형 문제를 해결하기 어렵다. 이 사례는 제품의 두께(일반 평판 vs. 40% 두께 변화인 평판)와 금형 온도(30℃, 40℃, 60℃)를 조절하여 각 세트의 변형 결과를 관찰한 것이다. 연구 결과는 두께를 줄이면 변형을 개선할 수 있어서 두께 조절을 확립하게 되었다.
과제
제품 설계가 복잡해질수록 제품의 두께는 변형에 큰 영향을 준다. 보통 변형이 발생하게 되면 맞지 않는 제품 사이즈나 조립실패와 같은 문제를 일으키기 십상이다. 또한, 온도나 두께의 균일성, 잔류 응력, 냉각 시간 등은 변형에 영향을 미칠 수 있는 인자이다. 그래서 적절한 인자와 설계는 좋은 제품을 생산할 수 있게 한다.
사례
전통적으로, 적절한 공정조건의 수정을 통하여 수축과 변형 문제를 해결할 수 있는데 제품 설계 불량시 공정조건이 수정되더라도 해결하기 힘들다. 이 프로젝트는 두께와 금형온도를 조절하여 효율적으로 변형 문제를 해결하는 실험이다. 이를 통해 설계 기준을 수립하고 산업에 적용될 것으로 예상된다.
제품의 두께 및 온도가 변형에 얼마나 영향을 미치는지를 이해하기 위하여, 우리는 일반 평판과 급격한 두께변화(40%)가 적용된 단면평판을 설계하고, 동시에 균일한 충전이 되도록 팬게이트를 적용하여 실험을 예측하기로 했다.
해석결과 및 실제 제품
양쪽에 다른 온도를 설정하면 평판의 변형이 다르게 나타 났는데 그결과는 휨의 위쪽 방향은U모양 및 아래방향은 역 U의 모양입니다. 변형 상태를 관찰하기 위하여 평판을 10등분하고 9개 측정점을 정하게 되었다.
측정점 및 U모양인 변형, 역 U모양인 변형
실험의 해석 결과에 의하면 코어의 온도가 높을 때(30-75 ℃, 45-75 ℃, 60-75 ℃) 평판이 역 U모양인 변형이 났다. 두께 변화인 평판의 역 U모양인 변형은 더 심하다. 그 이유는 원래 캐배티에 있는 두께를 줄이면 수축이 감소되는데 코어에 있는 부분의 수축이 증가하게 되었다.
또한, 변형은 금형의 양쪽 온도 변화의 차이가 클 수록 제품에 영향을 더 준다는 것이 관찰되었다. 캐배티의 온도가 높을 때(75-30℃, 75-45℃, 75-60℃) 평판이 U모양인 변형이 나타나는 반면에, 단면 두께를 줄여 코어로 수축을 줄이면서 평판의 변형은 감소하게 되었다. 그리하여 전자제품 커버의 두께 및 금형 온도를 조절하는 관념을 이용하면 효율적으로 변형을 제어할 수 있다.
기존 설계 변형 결과 및 실험 설계인 변형 결과
실험결과에 의하여, 벽 두께 와 온도변화의 제어 요소는 제품의 품질에 영향을 미칠 것이라고 지적했다. Moldex3D 시뮬레이션 소프트웨어를 적용하면, 초기 설계 단계에서 흐름과 수축, 변형의 상태를 예측하는 솔루션이다. 초기설계단계에서의 보다 정확한 예측은 금형시험의 비용을 대폭 줄일 수 있습니다.