[Top Story] 화학 발포 성형 해석과 공정 최적화

안녕하세요.

이티에스소프트입니다.

오늘 소개해드릴 Top Story는

Moldex3D 화학 발포 성형 해석과 공정 최적화

입니다.

아래 내용 확인해보시죠!

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화학 발포 성형(CFM)은 화학 반응을 통해 생성된 가스로 캐비티를 채우는 성형 공정입니다. 가장 일반적인 화학 발포 성형 방식은 폴리우레탄(PU) 발포 성형으로, 폴리우레탄 폼은 유연성과 높은 탄성을 지녀 자동차(대시보드, 스티어링 휠, 시트), 냉장(냉장고 단열층, 샌드위치 단열재), 신발(밑창), 의료(침대 매트리스) 등 다양한 산업 분야에서 활용됩니다.

화학 발포 공정의 주요 과제는 적은 재료로 캐비티를 충전하면서도 쇼트샷을 방지하는 것입니다. 쇼트샷은 재료가 충분하지 않거나 발포 가스가 부족하거나, 폴리우레탄의 경화 속도가 지나치게 빠를 때 발생합니다. 반대로 재료를 과도하게 주입하면 불필요한 재료 낭비가 발생합니다.

Moldex3D PU Chemical Foaming 모듈은 폴리우레탄 발포 성형 해석을 지원하며, 경화 반응 속도와 발포 반응 속도를 동시에 고려합니다. 이를 통해 사용자는 폴리우레탄의 충전 및 발포 거동을 보다 정확하게 예측하고, 주입 재료량과 공정 조건을 최적화할 수 있습니다.

발포 공정 설정에서는 Shot Control Parameter를 체적 비율(%), Shot 체적(cm³), Shot 중량(g)으로 지정할 수 있으며, 사용자가 정의한 양만큼 캐비티가 채워지면 용융물이 더 이상 유입되지 않도록 제어합니다. 또한 Advanced Setting을 통해 발포 계산 종료 시간을 조정할 수 있습니다. 후처리 단계에서는 충전, 보압, 냉각 단계의 해석 결과를 확인할 수 있으며, 예를 들어 Melt Front Time, 밀도, 온도, Conversion, Foaming Conversion, 셀 크기, 셀 밀도, 최종 뒤틀림 등이 포함됩니다.

발포 거동에는 중력, Venting 위치, 물(발포제) 농도, 회전 발포 성형 여부와 같은 요인들도 영향을 미칩니다. 예를 들어, 시뮬레이션에서 중력을 고려하면 점도가 낮은 PU 폼은 캐비티 바닥을 따라 흐르게 됩니다(그림 1). 또한 캐비티에 Vent Gap을 설정하면 공기가 배출되어 용융물 흐름이 원활해지지만, Vent Gap이 없으면 압축 공기가 형성되어 유동 저항이 증가합니다(그림 2). 마지막으로, 물 농도가 높을수록 발포 속도가 빨라지고 충전 시간이 짧아지며, 이는 Moldex3D 시뮬레이션에서도 고려됩니다(그림 3).

그림 1. 중력 작용을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 시뮬레이션 결과

그림 2. 유동에 영향을 미치는 Vent Gap의 위치

그림 3. 물 농도 차이에 따라 달라지는 가스 발포 반응 속도

Moldex3D 화학 발포 성형 모듈의 3D 폴리우레탄 화학 발포 공정 시뮬레이션은 충전/발포 해석을 통해 적절한 생산 조건을 보다 쉽게 결정할 수 있도록 지원합니다. 또한 폴리우레탄 화학 발포 성형 모듈의 지능형 Wizard와 후처리 기능은 사용자가 결함을 신속히 파악하고 설계를 변경할 수 있도록 도와줍니다. 이는 실제 제조에서 제품 출시 기간을 단축하는 데 매우 효과적인 도구로 활용됩니다.