[Top Story] 평탄도 검증을 통한 제조 수율 향상 및 비용 절감

안녕하세요.

이티에스소프트입니다.

오늘 소개해드릴 Top Story는

사출 성형 해석에서의

평탄도 검증을 통한 제조 수율 향상 및 비용 절감 사례

입니다.

아래 내용 확인해보시죠!

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실제 제조 공정에서 평탄도(Flatness)는 제품의 품질을 평가하는 중요한 지표로 자주 사용됩니다. 예시로, 커넥터의 높은 평탄도는 제품의 과도 변형을 의미하고 실사용 시 접촉 불량을 유발할 수 있습니다. 휴대폰 케이스 경우에는 내부 표면이나 부품의 평탄도가 너무 높으면, 조립 공간 부족으로 부품 간 간섭이나 반대로 유격이 발생하게 됩니다. 또한, 렌즈 모듈의 표면이 고르지 못하면 촬영 화질이 저하되고, 헤드업 디스플레이(HUD) 반사경 역시 증착 공정 내 변형이 지그(Jig)의 평탄도에 영향을 받기 때문에 평탄도는 매우 중요합니다. 따라서 제조 공정, 특히 설계 초기 단계에서 평탄도 예측은 매우 중요합니다.

평탄도 계산은 먼저 최소자승법(Least-squares method)을 이용해 변형된 영역의 최적 적합 평면(Best-fit-plane)을 계산합니다. 이후, 최적 적합 평면과 평행하고 측정 영역을 완전히 감싸는 두 개의 평면을 찾습니다. 이 조건을 만족하는 두 평면 사이의 최소 거리가 해당 영역의 평탄도가 됩니다(그림 1).

그림 1. 평탄도(flatness)의 정의

평탄도는 평면에서 발생하는 휨(Warpage) 현상의 영향을 측정하는 데 활용됩니다. 이를 통해 제품 변형으로 인한 불량을 방지할 수 있고, 결과적으로 대량 생산 과정에서 발생할 수 있는 불량을 줄일 수 있습니다. 만약 제품이 다른 물체와 맞닿는 접촉면이나 부품 간의 결합면에서 평탄도가 너무 높다면, 심한 변형으로 제품이 수평을 이루지 못하거나 조립 불량이 발생할 수 있습니다.

Moldex3D Studio의 평탄도 평가 기능을 활용하면 제품의 평탄도 기준 충족 여부를 사전에 검증할 수 있습니다. 이를 통해 생산 수율을 향상시키고 금형 수정 비용을 절감할 수 있습니다.

예를 들어 자동차 안테나의 경우, 제품 프레임의 평면 안착성이 품질 기준이라면 프레임 평탄도 측정으로 변형량이 허용 범위 내에 있는지 확인할 수 있습니다(그림 2). 또한 평면에 나사 체결이 된 안테나 캡의 경우, 모든 스터드(Stud) 표면의 평탄도를 측정하여 각 결합면이 균일한지 점검할 수 있습니다. 이를 통해 접촉면들이 기준으로부터 과도하게 벗어나는 것을 방지할 수 있습니다(그림 3).

그림 2. 안테나 캡 프레임의 평탄도 측정

그림 3. 안테나 캡 내부 스터드의 평탄도 측정

 이후 Moldex3D의 변형 해석(Deformation analysis) 기능을 활용해 배율을 확대하면, 전체적인 평탄도 변형 경향성을 한눈에 파악할 수 있습니다(그림 4). 또한, Moldex3D Studio의 손쉬운 평탄도 측정 기능으로 휨(Warpage) 평탄도를 직관적으로 비교할 수 있습니다(그림 5). 결과적으로 사용자는 최적의 성형 조건을 도출하고, 제조 비용과 리스크를 효과적으로 낮출 수 있습니다.

그림 4. Moldex3D 변형 해석 기능을 활용한 평탄도 변형량 확대

그림 5 성형 조건별 평탄도 비교 분석