개요

시뮬레이션 분석은 일반적으로 생산 과정의 시작 매개변수를 획득하는 동시에 게이트 위치/설계에서 발생할 수 있는 문제를 고려하는 데 사용됩니다. 그렇지만 프로토타입의 대량 생산에 사용되는 경우, 제품의 결함 여부는 공정의 정확성 여부보다 더 중요하므로 이러한 초기 성형 매개변수가 필요할 수 있습니다.

도전

일반 재료의 경우 몰드 공정의 개발에만 10-20의 테스트 샷이 필요할 수 있는 반면, 3D 인쇄 몰드의 제한된 수명 주기는 무결점 제품을 획득하는 측면에서 보다 적은 사출 샷을 사용하는 것이 제품의 생산량을 높이는 데 매우 중요하다는 것을 의미합니다.

솔루션

Moldex3D는 디지털 도구(DT)의 특성 및 성형 수지를 사용하여 나일론 66에 대한 무결점 공정을 시뮬레이션할 수 있습니다.

효과

• 몰드기의 공정 개발 시간 단축.
• 3D 인쇄 몰드에서 기능성 부품의 생산량 극대화.
• 공정 엔지니어의 소중한 시간 절약.

사례 연구

소프트 몰드의 사용 수명이 제한되어 있기 때문에, 우리에게 소프트 몰드의 사출 샷 수를 최대화하는 방법 및 기존의 방법에 비해 제품의 생산 과정을 더욱 가속화할 수 있는 방법 등은 항상 해결하고 싶은 문제였습니다.

3D 인쇄 소프트 몰드는 리드 타임 단축, 설계 유연성 향상 및 비용 절감과 같은 많은 장점이 있습니다. 하지만 금속 몰드에 비해 내구성이 없다는 것이 두드러지는 단점입니다. 소프트 몰드가 확실히 수 백에서 수 천 개의 부품을 생산할 수 있기는 하나, 일반적으로 수명 주기 동안 50-300개의 부품을 생산합니다. 소프트 몰드를 사용해 일정 수량의 부품을 생산하려면 기본 재료의 몰드 공정 개발에만 10-20개의 테스트 샷에 도전해야 합니다. 그렇다면 단일 몰드에서 생산되는 기능성 부품의 수량을 최대화할 수 있는 방법은 무엇인지라는 문제에 직면하게 됩니다. Fortify는 고객이 몰드의 예상 수명을 결정하는 데 도움이 될 수 있도록 사출 샷 계산기를 제공하지만 이는 부품 수량이 아닌 사출 횟수만을 고려한 것입니다. 몰드 수명은 50회 샷 사출로 추정되지만 공정 개발에서 무결점 부품을 얻기 위해서 20회 사출 샷이 필요한 경우, 대표적인 부품을 얻기 전에 몰드 수명의 거의 50%까지 사용하게 됩니다. 이는 성형 가능한 부품 수량에 영향을 미칠 뿐 아니라 공정 엔지니어의 공정을 개발하기 위한 소중한 시간까지 빼앗게 되는 것입니다.

그림 1　Moldex3D를 사용해 부품 벽 두께 분포 관찰

디지털 도구(Digital Tooling ,DT)와 성형 수지의 특성을 이용해 Moldex3D는 나일론66에 대해 무결점 공정을 시뮬레이션할 수 있습니다. 이를 통해 공정 개발 시간을 10-20 테스트 샷에서 1 테스트 샷으로 단축할 수 있는데, 이는 3D 인쇄 몰드의 제한된 수명 주기에서 더 많은 제품을 얻을 수 있음을 의미합니다.

그림 2　다양한 조건에서 몰드 캐비티 내의 응력 비교

Moldex3D는 부품의 사출 과정을 정확하게 시뮬레이션할 수 있고 사용자에게 성형 조건, 게이트 위치, 몰드 재료 등의 관련 정보를 제공하는 고품질의 시뮬레이션 소프트웨어입니다.

시뮬레이션 소프트웨어는 몰드 설계, 잠재적 결함, 벤트 위치, 게이트 위치 및 성형 조건을 결정하는 데 일반적으로 사용되지만, 프로토타입 제작 초기 단계에는 자주 사용되지 않습니다. 따라서 Fortify는 시뮬레이션 소프트웨어를 이용해 소프트 몰드의 수명 주기를 최대화하기로 결정했습니다. Moldex3D는 성형 조건, 몰드 재료, 사출기 정보 및 완전한 부품을 생산할 수 있는 성형 조건을 입력할 수 있습니다. Fortify의 몰드 팀은 Moldex3D를 사용해 조작자에게 프로세스 시트를 직접 제공할 수 있었고, 첫 번째 샷에서 무결점 부품을 생산할 수 있었습니다.

결과

Fortify 성형팀은 Moldex3D 시뮬레이션 결과를 이용해 사출 압력, 냉각 시간, 충전 시간, 보압 압력 및 보압 시간이 포함된 상세한 성형 조건을 얻었습니다. 이 정보들은 프로세스 시트에 통합되어 Fortify 본사의 공정 엔지니어에게 제공되었습니다. 이를 통해 몰드 수명 주기 동안 몰드 엔지니어는 우수한 부품을 생산하는 데 약 25회의 사출 샷과 두 시간의 개발 시간을 절약할 수 있었을 뿐 아니라, 엔지니어가 다른 프로젝트에 전념할 수 있게 됨으로써 인적, 물적 자원 및 시간 비용을 줄이는 데에도 큰 도움이 되었습니다.