• Composites Research
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• 제27권6호
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• pp.254-259
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• 2014

고품질의 복합재료를 생산할 수 있는 Autoclave 공정의 단점인 긴 성형공정과 높은 생산비용을 보완하여 본 연구에서는 Autoclave 공정을 대체할 수 있는 Pressure press 공정과 장치를 개발하였다. Autoclave 공정의 가장 큰 특징이라고 할 수 있는 진공, 가압 공정을 금형 내부에 공간 설계를 통해 가능하게 하였고, 금형 내부 공기압이 소실되지 않도록 유압 press를 이용하여 가압장치를 설계하고 금형을 밀폐하였다. 가압장치에서는 가열과 냉각이 가능하게 하여 금형에 직접 온도를 전달할 수 있게 하였다. Autoclave 공정에 비해 내부 공간이 축소되어 가열 시간과 공기압 충전시간이 단축되었고 설비규모가 축소되어 초기설치비가 절감되었다. 가열방식에 따른 공정의 분석을 위해 V 자 형태의 금형을 제작하여 spring-back 현상 발생여부와 정도를 측정하고 Autoclave 공정과 비교하였으며, 복합재료 성형 시 금형의 온도를 측정하여 소재에 전달되는 각 부분의 온도를 관찰하였다. 그리고 같은 조건에서 Autoclave 공정과 Pressure press 공정으로 성형된 복합재료의 섬유 체적율을 비교하여 기계적 특성을 예측하였다.

• 한국융합학회논문지
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• 제6권1호
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• pp.43-48
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• 2015

본 연구는 수술실 무영등용 PMMA 렌즈를 무결함 상태로 사출성형하는 조건을 조사하였다. 렌즈 제작용 수지는 PMMA를 적용하였으며 금형은 자체 제작한 가열-냉각 방식의 금형을 사용하였다. 사출성형 시 금형의 가열온도가 낮을수록 플라스틱 수지의 유동성에 영향을 미쳐 미성형이 발생하거나 웰드 라인, 플로우 마크가 발생하고, 가열온도가 높으면 휨 변형이 발생하였다. 이러한 결함은 냉각시간이 길어짐에 따라 PMMA 수지 결정화에 기인하는 것으로 판단된다. 본 연구를 통해 PMMA 수지로 결함이 없는 렌즈를 성형하는 최적의 조건은 금형 코어의 가열온도는 110[$^{\circ}C$]였으며, 냉각시간은 25[sec]임을 밝혀내어 최적의 가열-냉각 온도 프로파일링을 확립하는 계기를 마련하였다. PMMA소재를 이용한 광학렌즈의 제작은 낮은 생산단가를 구현할 수 있으며 이로 인해 수술실 무영등에 적용된 플라스틱 광학렌즈에 적극 활용될 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2009년도 춘계학술발표논문집
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• pp.870-873
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• 2009

본 연구에서는 미세 무광부식 패턴을 갖는 HD Switch Panel 부품을 설계하고 금형을 제작하였다. 이를 위하여 사출성형 Simulation(CAE)을 이용하여 사출성형 공정의 문제점과 부품의 변형량을 예측 하였다. 또한 금형표면의 가열온도와 실제 금형온도의 비교함으로써 공정변수 조절을 통한 사출성형 조건의 최적화를 달성할 수 있었다. 한편, 순간금형표면가열을 이용한 성형기술인 E-MOLD를 적용하여 자동차 내장부품용 HD Switch Panel을 제작하였고, 전자현미경과 원자현미경을 이용한 표면 평가를 통하여 무광부식 패턴의 전사율 향상으로 인한 무광 특성이 향상됨(2.5이상$\rightarrow$1.5~1.7)을 확인하였다.

• 기계저널
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• 제51권4호
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• pp.45-49
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• 2011

이 글에서는 플라스틱 사출 성형에 있어 금형 표면온도와 응용 수지의 온도 차이로 필연적으로 발생되는 표면 결함, 미성형 등의 다양한 사출 성형 문제를 해결하기 위해 사출 사이클에 맞추어 금형 표면 온도의 급가열-급냉각을 제어할 수 있는 E-Mold 시스템에 대해 실제 양산 적용사례를 중심으로 소개하고자 한다.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.168-171
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• 2009

High-frequency induction is an efficient way to heat mold surface by electromagnetic induction in a non-contact procedure. Though the induction heating has an advantage in terms of its rapid-heating capacity on the mold surface, it still has a restriction on mold temperature control due to geometric restriction of an induction coil according to the mold shape. It has been recently applied to the injection molding of thin-walled parts or micro/nano structures. For localized induction heating, an injection mold composed of ferromagnetic material and paramagnetic material is used. The electromagnetic induction concentrates on the ferromagnetic material, from which we can selectively heat for the local mold elements. The present study proposed a localized induction heating method by means of selective use of mold material. The feasibility of the proposed heating method is investigated through the comparison of experimental observations according to the mold material.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권1호
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• pp.35-41
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• 2013

금형온도는 사출성형시 수지의 유동특성이나 성형품의 변형에 영향을 미치는 중요한 변수로서, 고온의 수지 주입과 냉각회로에 주입되는 냉각수의 영향을 받아 사출 사이클이 반복될수록 온도의 상승과 하강이 반복되는 주기적인 변화특성을 가지고 있다. 본 연구에서는 금형 냉각회로에 저온과 고온의 유체를 번갈아 주입하는 가변 금형온도 제어기법을 적용하여 성형전에는 금형온도를 높게 유지하고 성형후에는 낮게 유지함으로써 사출성형시 품질과 생산성을 동시에 높일 수 있는 연구를 수행하였다. 특히 열전달-유동해석을 연계한 다중사이클 사출성형 과도해석을 수행하여 수지와 금형, 냉각수간의 과도적인 온도변화를 수치적으로 고찰하였고, 기존 냉각방법과의 해석결과를 비교하여 제안된 가변 금형온도 제어기법의 가열 및 냉각과정에서의 효율성을 비교하였다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2010년도 춘계학술발표논문집 2부
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• pp.689-692
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• 2010

일반형 자동차 내장부품은 외부가 플라스틱 사출 성형한 형태로 사용되지만, 고급 차종은 내장재의 미감이나 질감을 위하여 사출물 표면에 엠보싱 무늬가 형성된 표피재가 수지에 추가로 부착되어 제작된다. 부착하는 방법은 한 장비에서 저압 사출 후 플라스틱이 완전 응고 전에 표피재를 넣고 압입하는 저압 사출법과 표피재 수지를 기 사출된 제품위에 놓고 압착시키는 압착법이 있으나 이 두 방법 모두 엠보싱 무늬가 형성된 표피재를 넣고 작업하기 때문에 고온 압착시 기존 무늬가 찌그러지고 코너 부위가 경화되어 기존의 질감을 얻지 못하며, 치수 공차가 변형되어 불량률이 증가하므로 이를 시급히 개선할 새로운 제조 기술의 필요성이 대두된다. 본 연구는 가열 압착기로 지그 및 금형을 새로 개발하여 도어 트림 제조시, 기 사출물을 금형 쪽으로 기 조직을 삽입한 후 엠보싱 무늬가 없는 원소재 표피재로 상부 금형 쪽으로 소재조직을 진공으로 흡입하여 무늬를 성형한 후 하강시켜, 기 사출물에 압착시키는 가열 압착으로 엠보싱무늬의 손상을 방지하는 금형을 제안하였으며 그에 대한 해석, 설계, 실험을 통하여 성능을 평가 분석 하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.30-30
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• 2015

가전 전자 제품의 대형화 추세와 함께 사용 금형 역시 정밀대형화가 추진되고 있다. 금형의 대형화로 인해 금형표면에 대한 경화 및 내마모 표면처리에 대한 중요성이 더욱 증대되고 있는 상황인 바, 본 연구에서는 고밀도 이온에 의한 플라즈마 질화처리 기술을 활용하여 금형 사용에 있어 충분한 내구성의 확보와 열 변형 최소화, 후 가공비용의 절감, 기타 금형용 상용화 질화처리 전반에 대한 연구를 진행하였다. 그 결과 금형 소재의 저변형 처리를 위한 적정 에너지 조건, 소형 금형 부품의 고품위 처리를 위한 저비용 공정 기술, 금형 생산 상용화 효율 향상을 위한 가열 및 냉각 공정 개선 성과를 확보할 수 있었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회A
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• pp.1119-1123
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• 2008

High-frequency induction is an efficient way to heat mold surface by electromagnetic induction in a noncontact procedure. It has been recently applied to the injection molding of thin-walled parts or micro/nano structures. Though the induction heating has an advantage in terms of its rapid-heating capacity on the mold surface, it still has difficulty in efficient mold temperature control due to the restriction of an induction coil design suitable for the given mold shape. The present study proposed a localized mold heating method by means of selective use of mold material. For localized induction heating, an injection mold composed of ferromagnetic material and paramagnetic material is used. The electromagnetic induction concentrates on the ferromagnetic material, from which we can selectively heat for the local mold elements. The feasibility of the proposed heating method is investigated through an experimental measurement in terms of the heating efficiency on the localized mold surface.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제9권6호
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• pp.1754-1759
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• 2008

일반사출성형에서는 수지가 캐비티 내를 흐르면서 냉각으로 인한 점도의 상승으로 전사성이 급격히 나빠지기 때문에 미세패턴을 가진 성형품을 제작하는데 많은 어려움이 따른다. 이를 해결하는 방법으로 금형온도를 용융된 수지온도 수준까지 순간적으로 표면만을 가열하여 성형시킨 후 급속히 냉각하는 다양한 순간금형가열방식이 있고, 그 중 본 연구에서는 전열가열방식인 E-Mold을 채택하였다. 특히, 마이크/나노 부품 성형에 필수적인 E-Mold 금형설계에 있어 heating line의 배치는 금형의 온도 제어 및 균일한 온도 분포에 절대적인 영향을 미치므로 최적화된 heating line의 배치가 필수적이다. 본 연구에서는 사출공정의 사이클 타임을 최소화하면서 다양한 해석 프로그램을 사용하여 E-Mold의 최적화 설계를 전산모사 하였고, 이를 실험결과와 비교하였다. 먼저, 3D CAD 프로그램인 Pro-Engineer Wildfire 2.0 을 사용하여 E-Mold 금형을 설계하고, ANSYS사의 ICEMCFD 프로그램을 사용하여 MESH 생성하고, ANSYS사의 FLUENT 프로그램을 사용하여 금형의 초기온도 $60^{\circ}C$에서 $120^{\circ}C$와 $180^{\circ}C$까지 가열하는데 걸리는 시간과 냉각시키는데 걸리는 시간 등을 전산모사 하였다. 그리고 Polycarbonate를 이용하여 LGP 도광판을 실제 사출성형하여 얻은 데이터와 비교 분석을 하였다. 전산모사와 실제 사출결과에서 $3{\sim}4$초가량의 차이가 나타났지만 실제 사출시 고온의 용융된 플라스틱 수지에 따른 냉각시간의 오차를 생각한다면, 전산모사와 실힘결과는 거의 일치한다고 볼 수 있다. 따라서 본 체계적인 전산모사방법을 통해 E-Mold의 Heating Line 최적화 설계가 가능하다는 것을 확인하였다.