사출 성형은 고정밀 플라스틱 부품을 제조하는 핵심 공정이다. 그러나 성형 과정에서 두 개의 용융 수지 유동 전선이 만나는 지점(그림 1 참조)에서는 웰드라인(weld line)이 형성되기 쉬우며, 이는 제품 강도 저하 및 표면 결함을 초래할 수 있다. Moldex3D 2026은 웰드라인 예측 시스템을 전면적으로 개선하여, 알고리즘 최적화와 사용자 인터페이스 향상을 동시에 구현하였다. 또한 최신 버전에서는 실시간 인터랙티브 파라미터 조정 기능과 동적 계산 분석을 지원한다.
그림 1. 웰드라인이 제품 표면 품질에 미치는 영향
만남각(Meeting Angle)과 제품 품질 간의 상관관계
Moldex3D의 유동 해석에서는 두 용융 수지 유동 전선 간의 만남각(meeting angle)을 측정하여 웰드라인을 검출한다. 그림 2와 같이 θ는 이 각도를 의미하며, 웰드라인의 유형 분류 및 품질 평가에 중요한 기준이 된다.
만약 만남각 θ가 145° 미만일 경우, 날카로운 형태의 웰드라인이 형성되며, 이는 결합력이 약하고 기계적 강도가 저하되는 경향이 있다. 반면 θ가 145°를 초과하면 멜드라인(meld line)이 형성되며, 융합 상태가 개선되어 더 높은 기계적 특성을 나타낸다. Moldex3D에서는 두 유형을 구분하기 위한 기준값으로 145°를 적용하고 있다.
그림 2. 만남각 정의 및 웰드라인과의 관계[1]
그림 3과 같이, 두께가 불균일한(2mm 및 1mm) 100mm × 100mm 평판 모델을 해석 대상으로 사용하였다. 중앙에는 직경 10mm의 원형 홀을 가공하여 이후 결과 비교의 기준으로 활용하였다.[2]
그림 3. 모델 치수 및 게이트 위치[2]
향상된 웰드라인 위치 예측
Moldex3D 2026은 보다 정교한 웰드라인 위치 예측 알고리즘을 도입하여, 웰드라인 전이 구간의 시작점과 끝점 연결성을 개선하였다. 두 용융 수지 유동 전선의 융합 과정을 동적으로 추적하고, 잠재적인 웰드라인 위치를 하나의 연속적인 선으로 통합한다.
그림 4는 다양한 유동 단계에서 유동 전선과 웰드라인 형성 간의 상호작용을 보여준다. 이를 통해 사용자는 웰드라인 발생의 근본 원인을 보다 명확히 이해하고, 금형 설계 및 공정 조건을 효과적으로 최적화할 수 있다.
그림 4. 용융 고분자 유동 전선과 세 개의 웰드라인 형성 과정
최대 만남각의 유연한 설정
실시간 인터랙티브 파라미터 조정을 위해, Moldex3D 2026에서는 최대 만남각(Maximum Meeting Angle)을 사용자가 직접 설정할 수 있도록 지원한다.
그림 5와 같이 “Re-Estimate Weld Line” 기능을 활성화하면 만남각 파라미터를 수정할 수 있으며, 이에 따라 웰드라인 길이가 재계산된다. 그림 6에서 확인할 수 있듯이, 시스템은 변경된 웰드라인 길이를 실시간으로 업데이트 및 표시하여, 웰드라인이 연장되는 방향에서 멜드라인이 형성될 가능 영역을 신속하게 파악할 수 있도록 한다.
그림 5. 최대 만남각 파라미터 수정
그림 6. 최대 만남각 설정에 따른 웰드라인 확장 변화 (좌: 145°, 우: 160°)
최적화된 웰드라인 강도 예측
Moldex3D 2026은 웰드라인 강도 예측의 핵심 이론도 업그레이드하여 실제 성형 조건을 더욱 정밀하게 반영한다. 최신 버전은 다중 시간 단계(time step)에 걸친 해석을 도입하고, 유동 전선이 합류하는 시점에서의 용융 수지 물성—온도, 압력, 전단율(shear rate)—을 실시간으로 평가함으로써 웰드라인 강도 예측의 정확성과 신뢰도를 크게 향상시켰다.
그림 7에서와 같이 서로 다른 재료에 대한 웰드라인 강도를 비교 분석하면, 동일한 공정 조건에서도 재료 특성에 따라 유동 전선 및 웰드라인 위치뿐 아니라 최종 웰드라인 강도에도 영향을 미친다는 것을 확인할 수 있다. 이는 제품 설계 단계에서 재료 선택이 웰드라인 강도에 미치는 영향을 이해하는 데 도움을 주며, 보다 정밀한 소재 선정이 가능하도록 한다.
그림 7. 재료별 웰드라인 강도 비교 (좌: PS, 우: ABS)
보다 신뢰성 높은 제품 설계를 위한 정밀 해석
Moldex3D 2026은 플라스틱 사출 성형 해석에서 웰드라인 예측 기능을 혁신적으로 향상시켰다. 개선된 알고리즘은 용융 유동 전선을 동적으로 정밀 추적하고, 모든 잠재적 웰드라인 영역을 하나의 연속적이고 매끄러운 선으로 통합하여 예측 정확도와 해상도를 크게 향상시킨다.
사용성을 높이기 위해 실시간 인터랙티브 인터페이스도 추가되었다. “Re-Estimate Weld Line” 기능을 통해 사용자는 최대 만남각을 자유롭게 설정하고, 웰드라인 길이를 즉시 확인할 수 있으며, 이를 통해 멜드라인 형성 영역 및 품질을 빠르게 평가할 수 있다.
또한 개선된 이론 모델은 웰드라인 강도 예측을 한층 강화하였다. 온도, 압력, 전단율과 같은 핵심 물리 파라미터를 실시간으로 반영하여 실제 성형 조건과의 정합성을 높였다. 이러한 종합적인 개선을 통해 사용자는 구조 강도 해석과 설계 최적화를 위한 보다 신뢰성 높은 데이터를 확보할 수 있다.