[Tip] 압축 성형 공정에서의 섬유 배향 변화 예측

안녕하세요.

이티에스소프트입니다.

오늘 소개해드릴 Tip은

압축 성형 공정에서의 섬유 배향 변화 예측

입니다.

아래 내용 확인해보시죠!

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섬유 강화 플라스틱은 제품의 강도를 향상시키기 위해 주로 사용됩니다. 이때, 사출 성형 공정 중 발생하는 섬유 파손을 방지하기 위해 주로 압축 성형 공정이 활용됩니다. 해당 공정은 섬유가 혼합된 플라스틱을 가열된 캐비티에 넣어 경화시킴으로써 장섬유의 물리적 특성을 유지할 수 있게 해줍니다.

하지만 압축 성형 중에도 대부분의 섬유 배향은 변하게 되며, 이는 유동 거동, 제품 강도 및 변형에 영향을 미치게 됩니다. Moldex3D의 압축 성형 모듈은 이러한 영향을 정확하게 예측하기 위해 섬유 배향 설정을 지원합니다. 다음 안내를 통해 차지의 섬유 배향을 설정하는 방법과 결과 표시 기능을 알 수 있습니다.

주요 기능 개요

섬유가 포함된 재료의 경우, 3D Random, Planar Random, Unidirectional 세 가지 유형의 섬유 배향 설정을 사용할 수 있습니다.

• 3D Random: 차지 내부의 섬유가 방향성 없이 무작위로 배열된 상태를 뜻하며, 모델 트리에는 섬유 배향이 표시되지 않습니다.

• Planar Random: 섬유가 지정된 기준 평면 내에서 무작위로 배열된 상태를 뜻합니다. 모델 트리에서 확인이 가능하며, 이중 십자가 모양으로 표시됩니다.

• Unidirectional: 섬유가 지정된 기준 평면 내에서 특정 방향으로 배열된 상태를 뜻합니다. 모델 트리에서 섬유가 배열된 방향으로 표시됩니다

제약사항

• Molding Type을 Compression Molding으로 선택해야 합니다.

• 솔리드 메쉬에서만 설정이 가능합니다.

• 재료 데이터에 섬유가 포함되어 있어야 합니다

작업 절차

Step 1: SMC 시뮬레이션 프로젝트 생성

Moldex3D Studio를 시작하고, 일반적인 압축 성형 시뮬레이션과 동일한 워크플로우로 메쉬, 재료, 공정 조건 설정을 포함한 압축 성형 프로젝트를 준비합니다.

Step 2: 재료 설정

압축 성형 모드와 솔리드 메쉬를 사용하면 재료 트리에 Fiber Orientation 이름의 섬유 배향 컬럼이 나타납니다.

이때 만약 섬유가 포함된 재료를 선택하면 Fiber Orientation 컬럼에 Not Specified라고 표시되며, 사용자는 드롭다운 메뉴를 통해 섬유 배향 설정을 진행할 수 있습니다.

주의사항

섬유가 없는 순수 재료를 선택하면 Fiber Orientation 컬럼에 Without Fiber로 표시되며 섬유 배향을 설정할 수 없습니다.

Step 3: 섬유 배향 설정

Fiber Orientation 드롭다운 메뉴를 통해 섬유 배향 창을 엽니다. 이때, 설정 가능한 섬유 배향 유형은 3D Random, Planar Random, Unidirectional 세 가지입니다.

A. 3D Random

1.   Fiber Orientation 드롭다운 메뉴에서 3D Random을 선택합니다.

2.   OK를 클릭하여 설정을 완료합니다. 이때 완전히 무작위로 배향된 상태이므로 별도의 섬유 배향 기호는 표시되지 않습니다.

B. Planar Random

1.   Fiber Orientation 드롭다운 메뉴에서 Planar Random을 선택합니다.

2.   평면 선택 버튼을 클릭하여 섬유 배향을 설정할 평면을 지정합니다.

3.   OK를 클릭하여 설정을 완료하면 섬유 배향이 이중 십자가 형태로 표시됩니다.

C. Unidirectional

1.   Fiber Orientation 드롭다운 메뉴에서 Unidirectional을 선택합니다.

2.   평면 선택 버튼을 클릭하고 섬유 배향을 설정할 기준 평면을 선택합니다. 이때 선택된 기준 평면은 모델 상에 회색으로 표시되며, 현재 설정된 배향 벡터는 빨간색 화살표로 나타납니다.

3.   섬유 방향 설정을 위해 섬유 방향 벡터를 직접 입력하거나, 벡터 선택 버튼을 클릭한 뒤 메쉬 점 2개를 선택하여 방향 벡터를 지정합니다.

4.   Preview를 클릭하여 섬유 방향을 확인합니다.

5.   OK를 클릭하여 설정을 완료합니다.

Step 4: 결과 해석

해석이 완료되면 충전 해석 결과 항목에서 섬유 배향 결과물들을 확인할 수 있습니다. 이 과정에서 여러 타임 스텝을 전환해가며 압축 공정 중 섬유의 변화를 관찰할 수 있으며, 비디오 기능을 이용해 동적인 섬유 변화 동영상을 출력할 수도 있습니다.

초기 섬유 배향 – Planar Random

시간 단계별 섬유 배향 변화