노트북 디자인에서 울트라북과 같이 얇고 가벼운 트랜드가 계속되고 있는 가운데, 제조사들은 이런 트랜드를 유지하면서 제품 단가를 줄일 수 있는 방안을 찾고 있다. 이러한 환경아래서 세계적인 부품 제조업체인 MiTAC Precision Technology는 금속 섀시를 유리섬유강화플라스틱으로 대체했는데, 이는 더 가볍고 얇게 할 뿐만 아니라, 금속에 비해 가격적인 경쟁력도 보장하고 있다. 하지만, 유리섬유 재질은 표면에 유리섬유가 뜨는 문제나 웰드라인 문제 등 제품 품질이 떨어지는 문제점을 안고 있다. 급속가열냉각은 이러한 문제점을 확실하게 해결할 수 있으며, 충진 단계에서의 용융수지의 유동성을 증가시켜 합리적인 사이클 타임 내에 부품의 품질을 더 향상시킨다.

여기에는 급속가열냉각, IHM(유도가열성형), E-Mold(전기가열성형) 등 여러가지의 동적 variotherm기술들이 있다. 이러한 여러가지 진보된 기술 중 어떤 기술은 전체 몰드베이스의 온도를 올리는가 하면 어떤 기술은 금형 표면의 온도만 올리는 경우가 있다. 하지만, 현실에서는 금형 온도를 조절하는 메커니즘은 상당히 복잡하기 때문에 이러한 variotherm 기술을 시행하고 유지하는 것은 사출성형 시스템에서 상당히 도전적인 일이 된다.

선도적인 사출성형 소프트웨어인 Moldex3D을 통해 variotherm 기술을 시뮬레이션하여 적절하게 설정이 되었는지 확인할 수 있다. 그림 1(a)는 CIM 냉각관 설계이고, 그림 1(b)는 스팀가열 냉각관이다. 그림 2는 두 개의 다른 방식의 시간 순차를 보여준다. CIM 공정에서, 냉각수의 온도는 코어와 캐비티면 측 모두에서 80℃로 설정되어 있다. 냉각 시간과 싸이클 타임은 각각 10.7과 19.2초이다. 급속가열냉각 공정에서, 냉각수의 온도는 코어 측은 80℃로 설정된다. 캐비티 측의 표면을 150℃로 올리기 위해 180℃의 스팀이 캐비티 면에 25초간 가열된다. 냉각시간과 싸이클타임은 각각 25초와 58.5초이다.

그림 1 . (a) CIM 냉각관	(b) 스팀 가열 냉각관

CIM
Steam Heating

그림 2. CIM과 급속가열냉각의 시간 순차

Moldex3D의 삼차원 과도 열전달 시뮬레이션을 통해, 어떠한 특정한 시간에서의 온도 분포도 예측할 수 있다. 그림 3은 두 가지 경우에서 충진 단계에서 금형 온도 분포의 단면을 보여준다. 또한, 충진 완료 시점에서 부품의 온도 분포를 확인함으로써, 웰드라인 위치에서의 온도 증가를 확인할 수 있고(table 1), 이는 웰드라인이 외관적으로 보이지 않게 하는데 도움을 준다.

그림 3. 충진이 시작되는 순간의 금형 온도. (a) CIM (b) 급속가열냉각

Moldex3D는 빠른 설계 검증을 위한 효과적인 방법을 제시한다. 입체적인 온도 분포를 예측함으로써, 사용자는 variotherm 기술의 효과를 예측하고, 금형제작 단계 이전에 잠재적인 문제점을 피할 수 있다. 아래의 컨퍼런스 논문을 통해 CIM(Conventional Injection Molding), 급속가열냉각, IHM 그리고 Emold 등의 최신 냉각 기술을 확인할 수 있다.“사출 성형에서의 다양한 Variotherm 공정과 매커니즘의 효과”

Moldex3D를 통한 variotherm 해석을 수행하기 위해서 아래의 Tips and Tricks을 참고할 수 있다.