Moldex3D 통합 구조 해석을 통한 변형 문제 해결 사례

안녕하세요.

이티에스소프트입니다.

오늘 소개해드릴 성공 사례는

Moldex3D 통합 구조 해석을 통한 변형 문제 해결 사례

입니다.

아래 내용 확인해보시죠!

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KOPLA는 1997년부터 자동차 산업용 복합 소재를 개발 및 공급해왔습니다. 2013년에는 PPS, PPA, PCT와 같은 친환경 소재 개발에 집중하며, 탄소섬유 강화 복합재, 고내열 소재, 고강도 소재 등 경량화를 위한 소재 확대에 박차를 가했습니다.

개요

이번 사례의 제품은 변형 문제가 심각한 도어 모듈(그림. 1)입니다. 변형으로 인해 조립 과정에서 어려움이 발생했으며, 이를 해결하기 위해 KOPLA는 Moldex3D를 활용해 강철에서 플라스틱으로의 소재 변경에 따른 물성 차이를 분석하고, Moldex3D FEA Interface를 통해 ANSYS 기반의 구조 해석을 수행했습니다. 그 결과, KOPLA는 최적의 게이트 위치를 설계하고 적절한 소재를 선택함으로써 변형을 줄이고 조립 문제를 성공적으로 해결할 수 있었습니다.

그림 1. 심각한 변형 문제가 발생한 도어 모듈의 모습

도전 과제

• 심각한 변형 문제

• 조립 품질 저하

• 경량화 목표 달성 필요

솔루션

Moldex3D eDesign과 FEA Interface 모듈을 활용하여 소재 특성을 분석하고 변형 문제를 해결합니다.

효과

• 변형 현상 개선

• 사출 성형부터 구조 해석까지의 매끄러운 작업 흐름 확보

• 소재 물성 분석의 효율성 강화

• 금형 시험 비용 절감

사례 연구

이번 사례의 부품은 자동차의 사이드 도어입니다. 해당 부품에는 다른 부품과의 조립을 위한 다수의 홀이 설계되어 있어, 홀의 위치가 매우 중요합니다. 이 사례의 핵심 과제는 변형을 줄이고 조립 품질을 확보하는 것입니다.

KOPLA는 Moldex3D를 활용해 해결책을 모색했습니다. KOPLA가 처음으로 집중한 부분은 적절한 게이트 위치를 찾는 것이었으며, 이를 통해 충진 패턴을 개선하고 변형 발생 가능성을 줄이고자 했습니다. KOPLA는 게이트 위치를 반복적으로 변경하며 최적의 위치를 찾아냈고, 변형 해석 결과를 바탕으로 게이트 타입을 결정했습니다(그림 2).

그림 2. 반복적인 게이트 위치 변경을 통해 얻은 변형 결과

 최적의 게이트 위치 설계를 도출한 후, KOPLA는 Moldex3D FEA Interface를 통해 섬유 방향과 일부 요소 특성을 포함한 변형 결과를 ANSYS로 출력하여, 다른 부품과 조립 시 제품의 강도와 안정성을 심층적으로 분석했습니다. 분석 결과, 해당 부품이 조립 평면의 반대 방향으로 뒤틀린 것을 확인한 KOPLA는 이를 보정하기 위해 금형에 반대 방향의 변형을 적용하기로 결정했습니다. 또한, 볼트 홀의 평면 변위도 함께 고려하여 홀 위치 정확도를 개선했습니다(그림 3 & 그림 4). 경계 조건 설정을 변경하고 조립된 부품의 볼트 변위를 확인한 결과, KOPLA는 변형을 효과적으로 개선하고 구조 설계를 향상시킬 수 있었습니다.

그림 3. 변형된 모델의 홀 위치가 예상과 일치한 모습

그림 4. 해당 부품이 다른 부품과 조립될 때의 구조 해석 결과.

결과

Moldex3D와 ANSYS 구조 해석의 유기적인 협업을 통해 KOPLA는 제품의 변형을 효과적으로 개선하고 구조 설계를 향상시킬 수 있었습니다. 또한 해석 결과와 실제 제품 간의 일관된 패턴을 확인함으로써 소재 특성을 효율적으로 이해할 수 있었고, 이는 제품 설계 결정에 큰 영향을 주었습니다.