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성형 시뮬레이션을 활용하여 3D 프린팅에서 개발 프로세스 단축

최종 수정일: 2023년 12월 19일

안녕하세요!

이티에스소프트입니다.


이번 시간에 소개드릴 성공사례는

"성형 시뮬레이션을 활용하여 3D 프린팅에서 개발 프로세스 단축" 입니다.





Summary

성형 시뮬레이션은 종종 생산 공정이 시작되는 Parameter를 얻고 게이트 위치/설계에 따라 부품의 특정 영역에서 발생할 수 있는 문제를 평가하는데 사용됩니다.


그러나 완벽하게 초점 된 프로세스보다 결함 없는 부품이 더 중요한 프로토타입의 경우 이러한 시작 Parameter가 가장 중요합니다.



Challenges

성형 공정 개발에만 기본 재료의 경우 10~20개의 Shot이 소요될 수 있으며, 3D 프린팅 제작 된 금형은 제한된 수명을 가지며 결함 없는 부품을 얻기 위해 더 적은 Shot을 사용하여 부품의 수율을 극대화 하는것이 중요합니다.



Solutions

DT(Digital Tooling)와 성형 재료의 특성을 사용하여 Moldex3D는 Nylon 66 Demo 부품의 결함 없는 프로세스를 시뮬레이션할 수 있습니다.



Benefits

사출기의 공정 개발 시간을 단축합니다.

3D 프린팅된 금형에서 부품의 출력을 극대화합니다.

프로세스 엔지니어의 소중한 시간을 절약할 수 있습니다.



Case Study

3D 프린팅된 Soft Tooling의 제한된 수명을 고려하여 Soft Tooling으로 품질 좋은 Shot 수를 최대화하는 방법.


현재보다 훨씬 더 빠르게 제품 개발 프로세스를 가속화하는 방법.


3D 프린팅된 Soft Tooling은 리드 타임 단축, 설계 유연성, 비용 절감 등 많은 이점을 제공하지만 Metal로 가공된 것에 비해 수명이 연장되지 않습니다.

Soft Tooling으로 수백, 잘하면 수천 개의 부품을 생산할 수 있는 것은 사실이지만 수명 기간 동안 50~200개의 부품을 생산하는 것이 일반적입니다.


이 정도의 Shot을 생산하기 위해 Soft Tooling을 사용할 때의 과제는 사출 성형 공정 개발 자체가 프로토타입 부품에 대해 10~20개의 Shot을 필요로 합니다.


그렇다면 부품의 수를 어떻게 최대화 할 수 있을까요?




그림 1. Moldex3D를 이용한 Part Geometry 벽 두께 분포

Fortify는 고객이 도구의 예상 수명을 결정하는데 도움이 되는 Shot 수 계산기를 제공합니다. 그러나 이는 부품 수가 아닌 Shot 수를 고려하기 때문에 50개 Shot으로 추정되는 부품의 프로세스를 개발하는데 결함 없는 부품을 얻기 위해 10~20개 Shot이 필요하다면 메인 부품을 얻기 전에 도구 수명이 거의 50% 정도 사용 된 것입니다. 이는 사용 가능한 부품 수에 영향을 미칠 뿐만 아니라 프로세스를 개발하는데 프로세스 엔지니어의 시간도 소요됩니다.



그림 2. Fortfy DT 금형 Cavity insert 에서의 Von Mises Stress 비교


Results

시뮬레이션 결과를 통해 Fortify 성형팀은 Injection Pressure, Cooling Time, Filling Time, Packing Pressure & Packing Time을 포함한 다양한 공정 변수를 확보했습니다.

이 정보는 프로세스 시트로 정리되어 Fortify의 공정 기술자에게 전달되었습니다.

시뮬레이션을 통해 금형 수명에 대한 25개의 Shot과 약 2시간의 공정 개발 시간을 절약할 수 있어 엔지니어들이 다른 프로젝트를 수행할 수 있게 되었고 성형 기술자는 바로 좋은 부품을 만들 수 있게 되었습니다.



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