최근 몇 년 동안 핫러너 금형의 응용 방법 중 밸브 게이트 시스템의 사용은 점진적으로 증가하였으며 자동차, 전자 제품에서 의료기기 등 다양한 산업에서 활용되고 있다. 밸브 게이트 핫러너 시스템은 게이트 제어를 통한 수지 유동의 정밀제어 기능, 최상의 품질의 제품을 생산하고 생산시간을 단축, 게이트에서의 수지 늘어짐(Stringing)과 수지 흘림(Drooling) 제거 등 몇 가지 부가적인 이점을 제공한다.
또 다른 큰 이점으로 고급밸브게이트 순차제어 기술(SVG)은 개폐시간이 순차적으로 프로그래밍된 밸브게이트를 핫러너 시스템에 통합하여 충전 과정에서 생기는 접합선이나 결합선 등의 문제를 해결하는 더 나은 제어방법을 제공한다. 그러나 밸브 게이트 순차 제어는 자유도와 실현 가능성에서 문제에 직면했다. 성형 제품은 충전 시간이 증가함에 따라(핫 러너 시스템에서는 밸브 핀이 열리기 전 가압된 수지가 밸브 핀이 열리면서 압력이 해소되어 폭발적으로 전진하며 캐비티 내부로 방출된다) 플로마크, 고르지 못한 광택 등 표면 결함에 취약하게 된다.
부품의 품질을 향상시키기 위한 밸브 게이트 순차제어를 사용하는 이점을 최대화 하기 위해, 핫러너 시스템 제조사는 사용자가 직접 밸브 핀의 운동 및 속도 프로파일을 제어 할 수 있는 새로운 기술을 개발해왔다. 시장의 요구에 따라, Moldex3D는 밸브 핀 운동기술의 컴퓨터 유동 시뮬레이션을 개발하는데 관여하고 있다. 그림1에 나타낸 바와 같이, Moldex3D 고급 핫러너 모듈은 CAE엔지니어가 일반적인 밸브 게이트 시뮬레이션과 실제 핫러너 디자인을 기반으로 한 AHR 핀 운동 시뮬레이션 중 하나를 선택 할 수 있게 한다. 그림3에서 우리는 명확하게 밸브핀의 위치 차이에 따라 게이트 영역에서 속도 필드가 바뀌는 것을 볼 수 있다. 또한, Moldex3D의 충전해석 연구(그림4)에서, 핀 운동 기술의 사용은 충전패턴을 매끄럽게 하고, 급격한 속도변화를 완화하며, 예기치 못한 플로마크를 제거하는데 긍정적인 효과가 있다.
그림1. Moldex3D 핫러너: 일반적인 밸브 게이트 시뮬레이션(좌) 및 AHR 핀 운동 시뮬레이션(우)
그림2. Moldex3D 핀 운동 속도 설정 인터페이스
그림 3. Inconstant velocity field at the gate area with different positions of the valve pin
그림 4. Moldex3D를 사용한 핀운동 시뮬레이션
좌측 : 다점 게이트에서 플로마크를 예상하지 않은 밸브게이트 순차제어
우측 : 핀 운동 기술을 사용한 플로마크 제거와 제품 품질 향상
또한 선행 단계에서 사용자는 그들의 메쉬 모델을 준비하는데 Moldex3D의 강력한 메쉬 생성기술(그림 5)의 이점을 전부 취할 수 있다. 사용자는 핫러너, 밸브핀, 스트로크 등을 포함한 전체 밸브게이트 시스템의 실제 형상에 기초하여 메쉬를 생성 할 수 있다. Molex3D의 향상된 메쉬 기술을 통해, 복잡한 밸브게이트 시스템의 형상은 3D 메쉬로 표현 가능하며 이로 인해 더욱 정확한 시뮬레이션이 가능하다.
또한 변수 설정에서, Moldex3D는 사용자가 각각의 게이트에 초기 게이트 상태(개폐), 핀 이동속도, 멀티섹션 속도 프로파일 세팅 등 개별 조건을 지정하게 하는 위한 큰 유연성을 제공한다. 이 것은 고급 밸브 게이트 시스템의 사용자를 위한 높은 가치의 시뮬레이션 툴로 만들어준다.
그림 5. Moldex3D 사용자는 전체 게이트 설계의 실제 기학을 기반으로 메쉬 생성을 할 수 있다.
요약하면, 핫러너 시스템의 응용은 이미 오늘날의 플라스틱 사출성형업계에서 널리 사용되는 기술이었지만, 여전히 고급 핫러너 솔루션의 개발에 많은 노력과 자원이 투자되고 있다. Moldex3D의 고급 핫러너 해석과 밸브 핀 운동 시뮬레이션의 도움으로, 핫러너 사용자들은 금형 내부의 과정을 시각화 하여 그들의 밸브게이트 순차제어의 장점을 최대한 얻고 더 큰 프로세스 이득을 얻기 위환 최적 설계를 가능하게 한다.
