플라스틱은 전자제품, 자동자 부품, 특수 용도의 의료기기, 렌즈 등 우리의 일상 생활에 깊이 배어 들어있습니다. 플라스틱이 우리의 일상에 더 포함해짐에 따라, 플라스틱 제품의 강도와 내구성을 증가하는 방법을 그리고 환경 조건을 만족하기 위해 제품의 무게를 줄이는 방법을 강구하고 있습니다. 초기 알려진 복합 재료는 6천년 전으로 거슬러 올라갈 수 있습니다. 인간은 이미 짚과 진흙을 결합하여 강력한 구조를 구축하는 것을 배웠습니다. 진화의 천년 후, 강화 플라스틱은 플라스틱 수지 매트릭스에 유리 섬유를 추가하여 2차 세계 대전 중 개발 되었습니다. 오늘날 강화 플라스틱 제품은 강도를 향상 시키기 위해 널리 사용되고 있습니다. 최근에는 상대적으로 낮은 비용과 무게를 이용하여 전자제품의 외관재, 자동차 후드, 항공 우주산업 등에서 금속을 대체하고 있습니다.
위에서 언급한 플라스틱에 합성 섬유를 추가하는 것 외에도, 미세발포 공정은 중량 감소를 달성할 수 있습니다. 미세발포 공정은 중량 감소와 재료 절감을 달성하기 위해 가스와 폴리머를 혼합하여 미세발포 구조를 만듭니다.
제품 수명 주기 관리는 시장 조사, 설계, 분석, 대량 생산을 포함하며 제품 개발 단계에서 필수요소가 되었다. 더 중요한 것은 실제 제작 하기 전에 분석은 신제품의 성공 여부를 확인할 수 있습니다. 예를 들어, 사출 성형 제품의 분석은 성형 공정 분석 및 구조 분석을 포함합니다. 기존의 CAE분석은 성형 특성의 영향을 고려하지 않기 때문에 제품공정에 의한 영향을 무시합니다. 반면에 섬유 강화 플라스틱이나 미세발포성형에서는 금형 설계와 공정 매개 변수가 제품의 미세 구조를 결정합니다. 예를 들어, 게이트 위치 및 주입 속도는 섬유의 분포와 방향에 영향을 미칠 것입니다. 그리고 게이트 위치와 카운터 압력은 미세 발포의 분포와 밀도에 영향을 미칠 것입니다. 만약 미세 구조에 나타나는 이런 효과를 고려하지 않는다면, 정확한 예측을 하기는 불가능합니다. 또한, 제품 수명 주기 관리의 목적을 달성하는데 실패할 것입니다.
CD_ROM drive bearing fixed part를 예로 들면(그림1), 디스크의 넣기 꺼내기를 제어하기 위해서 제품 양쪽 끝의 반대 압력을 고려하여야 합니다. A와 B사이의 높이차는 1을 넘어서는 안됩니다. (그림2) 그렇지 않으면 디스크에 손상을 줄 수 있습니다. 성형 해석 및 구조 해석은 제품 공정에 의한 효과를 입증하기 위해 다른 충전 시간으로 진행되었습니다. 그림3은 Moldex3D의 섬유 배향분포를 보여 줍니다. 파란색에서 빨간색의 단계는 섬유 배향이 무질서에서 전체 정렬로, 섬유 정렬의 정도를 표현해 줍니다.
또한, 짧은 충전 시간으로 인해 높은 섬유 배향 분포가 될 것 이고, 미세구조가 될 것입니다. 다음의 정보는 보다 현실적인 구조 해석의 예측을 위해 Moldex3D FEA 모듈 사용에 포함될 것입니다.
1. 메쉬 정보: 다른 구조 프로그램의 메쉬 타입에 Moldex3D 분석 결과를 반영
2. 재료 정보: Moldex3D 분석의 재료 특성을 구조 해석 프로그램에 제공
3. 섬유 배향정보: 비균일한 미세 구조 특성 계산을 Digimat에 제공
그림1. CD-ROM drive bearing fixed part의 제품 수명 주기 관리
그림2. bearing fixed part의 힘과 사양제한
완전한 분석 흐름은 위의 정보 전송을 통해 수행할 수 있습니다. 그림 4는 다른 충전 시간의 CD-ROM drive bearing fixed part 구조 해석 결과를 보여줍니다. 결과는 프로세스가 제품 품질에 큰 영향을 준다는 것을 보여 줍니다. 그리고 비선형입니다. 이것은 사출 속도가 제품 품질에 영향을 미치지 않는다는 것을 의미합니다. 중간 사출 시간 (0.2초)와 낮은 사출 시간 (1초)로 만들어진 제품 모두 제품사양을 충족합니다. 그러나 중간 사출시간은 최고의 프로세스 매게 변수를 만드는 낮은 잔류 응력을 가지고 있습니다.
제품 수명주기 관리의 개념은 몇 년 동안 구현되었습니다. 그리고 많은 산업 기업에 의해 채택되었습니다. 플라스틱 제품이 성형 조건에 의해 변화되는 것을 고려하는 것은 중요합니다. 실제 제품 생산 전에 Moldex3D 성형 시뮬레이션과 구조 해석 통합 방법으로 실제 제품을 예상함으로써 실제 개발 비용 절감으로 경쟁력을 향상시키고, 신속한 타임 투 마켓을 달성 할 수 있습니다.
그림3. 다른 충전시간의 섬유 배향 분포
그림4. 다른 충전시간의 구조 분석 결과