Resin Transfer Molding (RTM) 시뮬레이션을 통해 충진 거동 예측

Resin Transfer Molding (RTM) 은 섬유 강화 플라스틱(Fiber-reinforced plastics, FRP)을 제조하는 방식 중 하나이다. FRP는 고분자 기재를 침투시켜 섬유를 강화한 복합 재료로써, 높은 강도와 내구성의 제품을 만들 수 있어 항공 및 자동차 산업에서 광범위하게 활용된다. Resin Transfer Molding (RTM) 의 기본 제조과정은 먼저 섬유 매트를 캐비티에 배치 이 후 , 다시 열경화성 수지를 캐비티 내에 주입한다.

Resin Transfer Molding (RTM) 공정에서 가장 큰 어려움은 유동 불균형 현상을 방지하기 위한 입구 및 배출 위치를 선택하는 데 있다. 섬유 매트에 이방성 투과성 및 유체 점도 값은 시간이 지남에 따라 증가하기 때문에, 3 차원 시뮬레이션 도구 없이 수지의 충전 복잡한 행동을 예측하기 어렵다. 따라서 사용자는 Moldex3D Resin Transfer Molding (RTM)을 사용하여 공정을 최적화하고 생산 전에 금형 설계를 수정하기 위해 충진 거동을 시각화 할 수 있다.

Moldex3D Resin Transfer Molding (RTM) 는 Resin Transfer Molding 공정을 시뮬레이션을 하기 위한 3D CAE 모듈입니다.  RTM모듈은 사용자가 RTM 매개 변수를 지정할 수 있도록 스마트하고 유저가 사용하기 편리한 사용자 wizard를 가지고 있으며, 충진 및 큐어링 결과를 정확히 제공 할 수 있습니다. 아래와 같이, 사용자가 제대로 Resin Transfer Molding 시뮬레이션 공정 조건을 설정할 수 있다

1단계 새 프로젝트를 생성해 3D 실제 분석 엔진을 선택하고 어플리케이션 설정과정에서 Resin Transfer Molding 을 선택한다.

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2단계 충진 설정:
사출 성형의 충진과정과는 충진 시간의 제어에서 차이를 보인다. Resin Transfer Molding 충진 과정은 유량 및 압력 제어에서 차이가 있다. 액상수지 주입 성형 분석은 유동 제어 및 압력 제어의 2가지 충진 설정을 지원한다. By Flow Rate and By Pressure.

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  • 유동 제어입구의 최대 유동 및 다단계 설정에서 분배된 유동을 사용한 다단계 설정이다.
  • 압력 제어다단계 설정에서 사용한 입구의 최대 압력 및 압력 분포를 통해 압력 설정을 진행한다.

이 외에도 사용자는 충진 과정 중의 플라스틱 온도, 몰드의 온도 분포를 조절할 수 있다. 예를 들어, 최대 충진 시간은 충진 분석 시 계산기가 중지된 시점을 가리킨다.

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3단계 큐어링 설정:
큐어링 설정 선택 항목에서 사용자는 큐어링 전환 시간 및 압력을 지정할 수 있다.

이미 최대 충진 시간(충진 설정)에 도달한 경우나 캐비티가 충진 완료된 경우, 충진 분석에서 큐어링 분석으로 전환된다. 사용자는 또한 충진 체적 및 충진 시간을 선택함으로써 큐어링으로 전환되는 시점을 지정할 수도 있다. 체적 충진(%)을 선택하는 경우, 큐어링으로의 전환은 사용자가 정의한 충진 백분비에 캐비티가 도달했을 때 이루어진다. 충진 시간(초)을 선택하는 경우, 큐어링으로의 전환은 사용자가 정의한 충진 시간에 이루어진다.

설정한 큐어링 시간에 도달한 경우, 큐어링 분석은 종료된다. 큐어링 압력의 경우 참고 압력과 압력 분포를 통해 제어된다. 참고 큐어링 압력 선택의 경우 충진 종료 압력 또는 최대 큐어링압력에 의해 결정되며, 큐어링 압력 분포의 다단계 설정에서 압력 곡선을 선택할 수 있다.

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4단계 RTM 태그 내에서 RTM 경계 조건 하의 설정을 클릭하면 Designer 도구 영역을 사용할 수 있으며, 이곳에서 배기 경계 조건을 설정할 수 있다. 설정 완료 후, RTM 변계 조건 하의 관련 항목이 선택된다. 사용자는 작업 영역 내에서 배기 변계 조건을 정의할 수 있다.

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5단계 작업 영역에서 배기 경계 조건 추가(Venting BC)를 클릭해 배기 BC 의 위치를 선택한다. 선택된 배기 위치 부근이 배기 경계조건(Venting BC)로 정의되며, 설정 완료 후 predict-filling-behavior-in-resin-transfer-molding-through-simulation-tool-9 를 클릭해 선택한다. 배기 변계 정의 및 나머지 프로젝트 설정을 마친 후, 사용자는 바로 충진 및 큐어링 분석을 실시할 수 있다.

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서로 다른 배기 경계 조건이 유동 행위에 미치는 영향
아래 그림은 서로 다른 배기 경계(venting boundary) 길이의 분석 결과로, 양자는 서로 다른 유동 행위를 유발하고 있다.

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