[Top Story] 외관 및 강도 향상을 위한 웰드라인 분석

안녕하세요.

이티에스소프트입니다.

오늘 소개해드릴 Top Story는

사출 성형 해석에서 사용되는

외관 및 강도 향상을 위한 웰드라인 분석

입니다.

아래 내용 확인해보시죠!

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사출 성형은 고정밀 플라스틱 부품을 제조하는 핵심 공정입니다. 하지만 성형 과정에서 수지의 유동이 만나는 지점(그림 1)에서는 웰드라인이 자주 발생하며, 이는 제품 강도 저하 및 표면 결함의 원인이 될 수 있습니다.

Moldex3D 2026은 이러한 문제를 해결하기 위해 웰드라인 예측 시스템을 대폭 개선했습니다. 알고리즘 최적화와 사용자 인터페이스 향상을 동시에 구현했으며, 실시간 파라미터 조정과 동적 계산 분석 기능도 지원합니다.

그림 1. 웰드라인이 제품 표면 품질에 미치는 영향

Meeting Angle과 제품 품질 간의 상관관계

Moldex3D 유동 해석에서는 수지 유동이 만나는 각도, Meeting Angle을 측정하여 웰드라인을 검출합니다. 그림 2에서 θ는 해당 각도를 의미하며, 웰드라인 유형을 구분하고 제품 품질을 평가하는 중요한 기준이 됩니다.

θ가 145° 미만일 경우 날카로운 형태의 웰드라인이 형성되어 결합력이 약하고 기계적 강도가 떨어질 수 있습니다. 반대로 θ가 145°를 넘으면 멜드라인(Meld Line)이 형성되어 융합 상태가 개선되고 더 높은 기계적 특성을 나타냅니다. Moldex3D는 두 유형을 구분하기 위해 145°를 기준값으로 적용하고 있습니다.

그림 2. Meeting Angle의 정의 및 웰드라인과의 관계

그림 3은 두께가 서로 다른(2mm와 1mm) 100mm × 100mm 평판 모델을 해석 대상으로 사용한 사례를 보여줍니다. 결과 비교를 위해 중앙에는 직경 10mm의 원형 홀을 가공해 기준점으로 삼았습니다.

그림 3. 모델 치수 및 게이트 위치

향상된 웰드라인 위치 예측

Moldex3D 2026은 웰드라인 위치 예측 알고리즘을 한층 정교하게 개선하여, 웰드라인 전이 구간의 시작점과 끝점 연결성을 강화했습니다. 이 알고리즘은 두 수지 흐름의 융합 과정을 동적으로 분석하고, 잠재적 웰드라인 위치를 하나의 연속적인 선으로 통합합니다.

그림 4는 다양한 유동 단계에서 유동 전선과 웰드라인 형성 간의 상호작용을 보여줍니다. 이를 통해 사용자는 웰드라인 발생의 원인을 보다 명확히 이해하고, 금형 설계와 공정 조건을 효과적으로 최적화할 수 있습니다.

그림 4. 수지의 유동전선과 웰드라인 형성 과정

Maximum Meeting Angle의 유연한 설정

Moldex3D 2026에서는 실시간으로 파라미터를 조정할 수 있도록 Maximum Meeting Angle(최대 만남각)을 사용자가 직접 설정할 수 있습니다. 그림 5의 “Re-Estimate Weld Line” 기능을 활성화하면 Meeting Angle 값을 수정할 수 있으며, 이에 따라 웰드라인 길이가 다시 계산됩니다.

그림 6에서 확인할 수 있듯이, 시스템은 변경된 웰드라인 길이를 실시간으로 적용하여 표시합니다. 이를 통해 웰드라인이 확장되는 방향에서 멜드라인이 형성될 수 있는 영역을 빠르게 파악할 수 있습니다.

그림 5. Maximum Meeting Angle의 파라미터 수정 과정

그림 6. Maximum Meeting Angle 설정에 따른 웰드라인 길이 변화 (좌: 145°, 우: 160°)

웰드라인 강도 예측 최적화

Moldex3D 2026은 실제 성형 조건을 보다 정밀하게 반영하기 위해 웰드라인 강도 예측의 이론을 업그레이드했습니다. 최신 버전에서는 time step 기반 해석을 도입하고, 유동 전선이 합류하는 순간의 수지 물성(온도, 압력, 전단율 등)을 실시간으로 평가합니다. 이를 통해 웰드라인 강도 예측의 정확성과 신뢰도가 크게 향상되었습니다.

그림 7과 같이 서로 다른 수지의 웰드라인 강도를 비교하면, 동일한 공정 조건에서도 재료 특성에 따라 유동 전선, 웰드라인 위치, 최종 강도에 차이가 있음을 확인할 수 있습니다. 이는 제품 설계 단계에서 수지 선택이 웰드라인 강도에 미치는 영향을 이해하는 데 도움이 되며, 보다 정밀한 소재 선정이 가능해집니다.

그림 7. 수지 별 웰드라인 강도 비교 (좌: PS, 우: ABS)

높은 신뢰성의 제품 설계를 위한 정밀 해석

Moldex3D 2026은 플라스틱 사출 성형 해석에서 웰드라인 예측 기능을 크게 향상시켰습니다. 강화된 알고리즘을 통해 용융 수지의 유동선단을 보다 정밀하게 추적하고, 잠재적인 웰드라인 영역을 하나의 연속된 선으로 통합하여 예측 정확도와 해상도를 높였습니다.

또한 사용 편의성을 위해 실시간 인터랙티브 인터페이스가 추가되었습니다. “Re-Estimate Weld Line” 기능을 활용하면 사용자가 Maximum Meeting Angle을 직접 설정할 수 있으며, 이에 따라 웰드라인 길이가 즉시 업데이트됩니다. 이를 통해 멜드라인 형성 가능 영역과 품질을 빠르게 평가할 수 있습니다.

아울러 개선된 이론 모델은 웰드라인 강도 예측을 한층 강화했습니다. 온도, 압력, 전단율 등 핵심 물리 파라미터를 시뮬레이션 과정에서 실시간으로 반영하여 실제 성형 조건과의 정합성을 높였습니다. 이러한 종합적인 개선으로 사용자는 구조 강도 해석과 설계 최적화를 위한 더욱 신뢰성 높은 데이터를 확보할 수 있습니다.