[Success Story] Local Core-back 발포 사출 성형 검증

안녕하세요.

이티에스소프트입니다.

오늘 소개해드릴 성공 사례는

Local Core-back 발포 사출 성형 검증

입니다.

아래 내용 확인해보시죠!

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개요

카셀 대학교는 본 프로젝트를 통해 제품 밀도를 낮추기 위한 높은 팽창비를 달성하고, 발포 사출 성형에서 균일한 기포 구조를 형성하기 위한 Local Core-back 기술을 연구했습니다.

표준 Core-back 방식과 달리 Local Core-back 기술은 기포 성장과 밀도 감소가 특정 확장 영역에 집중적으로 일어납니다. 따라서 경계 조건과 공정 매개변수 설정은 확장 영역뿐 아니라 비확장 영역의 기포 구조 형성에도 큰 영향을 미칩니다.

이 프로젝트를 통해 카셀 대학교는 Moldex3D 발포 사출 성형 해석을 활용하여 공정 중 구조 형성 과정을 더 깊이 이해하고, 최적의 공정 조건을 도출할 수 있었습니다.

도전과제

• 코어백 결과에 영향을 미치는 재료, 공정 조건 설정, 기하학적 경계 조건 사이의 복잡한 상호작용

• 실제 금형 내부에서 일어나는 발포 과정 관찰의 어려움

솔루션

Moldex3D를 활용하여 발포 사출 성형 내 코어백 작업을 시뮬레이션하고, 캐비티 내부의 발포 거동을 예측했습니다. 이를 통해 공정 조건을 최적화하고 원하는 Core-back 결과를 얻을 수 있었습니다.

효과

• 발포 사출 성형을 위한 Local Core-back 기술에 대한 이해도 향상

• 발포 과정의 시각화 구현

• 시뮬레이션을 통한 실험적 질적 결과의 검증 성공

사례 연구

이 프로젝트에서 카셀 대학교는 발포 사출 성형(Foam Injection Molding) 과정 중 구조 형성을 심층적으로 이해하기 위해 Moldex3D를 활용했습니다.

Moldex3D는 Local Core-back 공정의 경계 조건 설정을 지원하며, 충전 및 보압 단계에서 시간에 따른 기포 크기, 기포 밀도, 부품 밀도를 시뮬레이션할 수 있습니다. 또한 센서 노드 기능을 통해 확장 영역과 비확장 영역에서 압력과 기포 크기 간의 관계를 효과적으로 분석할 수 있습니다.

실험 결과, 기포는 충전 단계에서 처음 생성된 뒤 보압 과정에서 다시 용해되었고, 이후 두 번째 기포가 형성되었습니다. 그림 1은 이러한 기포 크기 예측 결과를 보여주며, Core-back이 완료된 후 기포 크기가 더 크게 확장되는 것을 확인할 수 있습니다. 그림 2는 기포 크기가 커질수록 기포 밀도가 낮아진다는 점을 나타냅니다.

그림 1. 충전 및 보압 단계(부피 팽창 전)와 충전 완료 시점(부피 팽창 후)의 기포 크기 변화

그림 2. 충전 및 보압 단계(부피 확장 전)와 충전 완료 시점(부피 확장 후)의 기포 밀도 변화

그림 3은 제품 밀도의 변화를 보여줍니다. 확장 영역에서는 기포가 형성되면서 밀도가 크게 감소하는 반면, 비확장 영역의 밀도는 발포되지 않은 일반 재질과 유사하게 유지됩니다.

그림 3. 충전 및 보압 단계(부피 확장 전)와 충전 완료 시점(부피 확장 후)의 밀도 비교

사용자는 Moldex3D를 통해 금형 내부에서 발생하는 발포 거동을 손쉽게 관찰할 수 있습니다. 특히 센서 노드 기능은 캐비티 내부 발포 현상을 보다 상세하게 이해하는 데 큰 도움이 됩니다(그림 4).

그림 4. 확장 구역 A(SN5)와 비확장 구역 B(SN7)의 센서 노드에서의 압력 및 기포 크기 XY 곡선

시뮬레이션을 통해 코어백 기술을 적용한 발포 사출 성형의 효과를 검토했으며, 이를 위해 SCF 함량(발포제 함량), 팽창비(Core-back 거리), 지연 시간, Core-back 속도, 보압 및 보압 시간 등 다양한 공정 변수를 분석에 포함했습니다.

그림 5는 서로 다른 공정 조건에 따른 시뮬레이션 결과를 보여줍니다. SCF 함량(발포제 함량)의 영향을 실제 구조와 비교한 결과, 시뮬레이션과 실험 모두에서 SCF 함량이 높을수록 기포 크기가 작아지는 경향을 확인할 수 있었으며, 시뮬레이션 결과는 실험 데이터와 높은 일치성을 보였습니다. 

그림 5. SCF 함량에 따른 기포 크기 변화

결론

Moldex3D를 통해 카셀 대학교는 폼 사출 성형 공정을 위한 국부 코어백(Local core-back) 기술을 더욱 깊이 있게 이해하고, 발포 과정을 시각화하며, 정성적인 실험 결과들을 성공적으로 검증할 수 있었습니다.

카셀 대학교는 Moldex3D를 활용해 발포 사출 성형 공정에서 Local core-back 기술을 보다 깊이 이해하고, 발포 과정을 시각화했으며, 정성적 실험 결과를 성공적으로 검증할 수 있었습니다.