• 대한기계학회논문집A
• /
• 제35권12호
• /
• pp.1627-1633
• /
• 2011

사출금형은 일반적으로 다수개의 부품을 조립하여 제작되며, 특히 성형부(Core/Cavity)가 금형 형판 내부에 조립되는 구조를 갖는다. 이러한 구조로 인해 금형 조립부 경계면에서는 열접촉 저항이 발생하여 금형 내부의 열전달 특성에 영향을 미치게 된다. 최근 금형의 열접촉 저항이 성형부의 온도분포에 미치는 영향을 수치적으로 예측하기 위한 선행연구가 수행되었으며, 본 연구에서는 이에 기반하여 열-유동 연계해석을 적용함으로써 금형 내부의 열접촉 저항이 사출성형시 유동특성에 미치는 영향을 분석 하였다. 상기 해석결과와 실험결과와의 비교분석을 통해 금형의 열접촉 저항을 고려한 열-유동 연계해석이 기존의 해석방법과 비교할 때 사출성형 유동특성을 보다 향상된 신뢰성으로 예측할 수 있음을 확인하였다.

• 한국금형공학회:학술대회논문집
• /
• 한국금형공학회 2008년도 하계 학술대회
• /
• pp.69-73
• /
• 2008

본 연구에서는 고분자 플라스틱 부품의 친환경 외장성형공법인 Insert Film 사출성형공법중 첫 번째 공정인 진공성형공정에서 진공금형의 표면온도 균일화 기술에 대해 연구를 수행하였다. 진공금형의 온도분포 균일화를 위한 금형설계 및 설계된 금형에 대한 온도분포 평가를 위한 ANSYS를 이용한 유한요소열해석을 수행하였으며, 이때 정상상태 및 과도상태를 함께 평가하였다. 설계 결과를 바탕으로 금형을 제작하였으며, 생산성을 고려하여 4캐비티로 제작된 금형에 대해 금형표면의 온도분포 평가실험을 수행하였다. 또한 금형내 캐비티 온도센서 및 제어시스템을 설치하여 진공금형표면 온도분포가 항상 일정하게 유지될 수 있도록 금형시스템을 개발하였다. 결과적으로 일정한 온도범위의 금형표면온도제어가 가능하였다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제38권7호
• /
• pp.719-725
• /
• 2014

본 연구에서는 사출성형 충전공정 중 금형의 변형을 예측하기 위하여 비뉴턴 유동, 열전달, 구조해석이 함께 고려된 수치해석 연구를 수행하였다. 정밀 사출성형 금형을 설계/제작하기 위해서는 충전공정 중에 발생하는 금형의 변형을 정확하게 예측하는 것이 중요하다. 이와 같은 금형의 국부적인 변형은 다양한 요인에 의해 발생할 수 있으나, 용융된 고분자 수지의 유동에 의한 압력이 가장 큰 원인 중의 하나로 여겨지고 있다. 따라서, 본 연구에서는 2 차원 축대칭 형상의 단순 원형 디스크 제품의 금형을 모델링하고 이에 대한 수치해석을 수행하였다. 이를 바탕으로 금형 내부의 고분자 수지의 유동 특성과 금형 변형량, 온도 분포에 대한 분석을 수행하였다. 또한 다구치 방법을 기반으로 한 실험계획법을 도입하여 유동 속도, 금형 온도, 고분자 수지의 온도가 금형 변형에 미치는 영향을 파악하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
• /
• pp.105-105
• /
• 2010

자동차 차체부품에 적용되는 플라스틱 소재는 강도와 내마모성, 내충격성의 충분한 물성확보가 필요하며, 이에 플라스틱 소재의 기계적 특성 향상을 위해 유리 섬유가 다량 함유된 복합소재적용이 증가하고 있다. 반면 플라스틱이 고강도화함에 따라 제품 성형을 위한 사출 금형을 손상시키는 사례가 빈번하게 발생하고, 소재의 유동성 저하에 따른 사출 불량이 증가하고 있어 고강성 플라스틱 복합소재에 대응하는 고경도, 고내마모 특성이 부여된 사출 금형의 개발이 시급한 실정이다. 특히 사출 금형에 사용되는 소재는 기존 소재에 비해 우수한 내마모성과 함께 고광택을 유지하는 것이 더욱 중요해졌으며, 이에 따라 유럽, 일본과 국내 연구진에 의해 다양한 연구가 진행되고 있다. 그 중에서도 일본에서 개발되어 국내에도 소개된 래디칼 질화는 기존 질화법에 표면의 화합물 층만을 제어하는 것으로 다소의 표면 광택 효과는 있으나, 플라스틱 사출에 그대로 적용하기에는 무리가 따르므로 그 용도가 극히 제한적이다. 본 연구에서 적용한 나노 질화기술은 0.1torr 이하의 고진공에서 고밀도의 플라즈마 에너지를 발생시키는 방법으로 화합물층이 없는 나노 크기의 질화층을 소재 표면에 형성시키는 기술로서, 처리 후에도 표면의 색상 및 광택의 변화가 없는 것을 특징으로 한다. 또한 표면 경도 및 피로 특성을 향상시킴으로써 금형의 내구 수명을 향상시킬 것으로 기대된다. 본 연구에서는 KP4 금형 소재를 사용하여 플라즈마 이온 질화 시험 조건에 따른 소재의 경도 및 내마모 특성을 파악하고, 미세 조직 분석 및 XRD 분석 등을 통해 내마모 특성 향상에 대한 기본 특성을 평가하였다. 또한 인장시험을 통해 인장강도, 항복강도 및 연신율을 파악하고, 이를 토대로 고주기 피로시험을 실시함으로써 S-N curve를 얻고, 이를 통해 피로 강도 및 피로 수명에 미치는 나노 질화 처리의 영향을 파악하고자 하였다. 플라즈마 이온 질화 시험은 질소와 수소 비율($N_2:H_2$), 진공도, Screen bias voltage, Bias voltage를 변화시켰으며, 챔버 온도는 $400^{\circ}C$로 고정하였으며, 처리시간도 3시간으로 고정하였다. 질소와 수소의 비율은 3:1일 때 최고의 내마모 특성을 보였으며, 진공도는 내마모 특성에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 관찰되었다. KP4의 초기 경도값은 약 302 Hv인 반면 최적의 나노 질화처리를 거친 시편에서는 800Hv 이상의 Vickers 경도값을 보였다. SEM 미세조직 분석과 EPMA를 통한 성분 분석을 시행한 결과 표층으로부터 약 $1.5{\mu}m$의 나노질화층을 확인할 수 있었다.

• 한국융합학회논문지
• /
• 제11권11호
• /
• pp.211-217
• /
• 2020

일반적으로 금형은 소재 부품 분야에서 제품의 대량 생산에 널리 이용되는 중요한 생산 도구이다. 그러나 최근 다품종 소량생산의 확산에 따라 보다 효율적이고 경제적인 금형에 대한 요구가 증가하고 있으며, 본 연구에서는 금형 재료로서 초고강도 콘크리트의 적용 가능성을 모색해 보고자 한다. 초고강도 콘크리트는 80MPa 이상의 압축강도를 갖는 콘크리트로서 금속에 비해 저렴하고 무게가 가벼우며 조형이 용이하다는 장점을 가지고 있다. 초고강도 콘크리트가 비록 일반 금형 재료인 공구강에 비해 강도는 낮지만 상대적으로 낮은 응력이 발생하는 성형 공정에 사용된다면 금형 재료로서 충분히 활용 가능하다고 판단하였다. 따라서 본 연구에서는 플라스틱 저압 생산공정의 하나인 폴리우레탄 반응사출 성형공정용 시작 금형에 초고강도 콘크리트를 적용해 보았으며, 금형 제작 및 성형 과정을 통하여 금형 소재로서의 가능성과 특징을 고찰해 보았다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제35권12호
• /
• pp.1619-1625
• /
• 2011

본 논문의 목적은 3 차원 사출성형 해석을 통하여 컴퓨터 마우스 제작용 이중사출성형 금형의 공정조건을 결정하는 것이다. 적합한 사출성형 공정조건을 선정하기 위하여 사출 시간, 최대 사출압력 및 보압 시간이 사출성형 특성과 제품 품질에 미치는 영향을 정량적으로 고찰하였다. 사출성형 해석 결과로부터 제품의 수축과 휨 변형을 최소화 할 수 있는 최적 사출성형 공정조건을 예측하였다. 최종적으로 사출성형 실험을 수행하여 이종재료로 구성된 컴퓨터 마우스 제품을 제작하였다. 이 결과로부터 선정한 사출성형 공정조건을 적용할 경우 적절한 이종 재료로 구성된 컴퓨터 마우스가 제작될 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
• /
• 제22권4호
• /
• pp.83-92
• /
• 2013

휴대폰 시장의 확산으로 인하여 휴대폰에 장착되는 카메라 렌즈모듈의 수요도 급증하고 있다. 렌즈모듈 부품의 경우 해상도의 증가에 따른 사출공정의 품질보증과 원가절감이라는 두 가지 목표를 달성해야 한다. 따라서 본 논문에서는 더블카세트 방식의 금형구조를 이용하여 경통과 쉴드 두 종류의 제품을 개발하기 위해 시뮬레이션을 활용한 사례를 소개한다. 개발과정에서 두 종류의 시뮬레이션 기술을 활용하였는데, 첫 번째는 금형 설계단계에서 사출품의 성형성을 분석하기 위한 시뮬레이션(일명 Computer Aided Engineering)을 Mold Flow$^{TM}$를 사용하여 수행하였고, 두 번째는 사출기에 금형을 장착한 후 제품이 사출되어 취출하는 동작을 분석하기 위한 동작 시뮬레이션을 DPM Assembly$^{TM}$를 이용하여 수행하였다. 개발 결과 기존 방식에 비해 제품의 생산성이 300% 이상 증가하는 효과를 얻었다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
• /
• 한국정밀공학회 1997년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.660-664
• /
• 1997

본 논문은 사출금형 설계를 위한 전문가 시스템의 개발에 관한 연구이다. 설계자가 오토케드 (AutoCAD)환경에서 금형부품 및 몰드베이스를 3차원 형상으로 나타낼 수 있으며 필요한 설계 데이터를 추가할수 있는 프로그램 개발에 있다. 주 프로그램은 C++를 사용하여 구축하였으며,금형부품 치수 및 몰 드베이스를 데이터베이스화 하였다. 주 프로그램과 오토캐드와 인터페이스를 하여 오토캐드 환경에서 자 유롭게 사용할 수 있도록 하였다. Pull-down menu와 Dialog box를 이용하여 금형 설계자가 금형의 각 부 품을 자유롭게 선정할 수 있으며, 각 단계별 선정된 금형부품은 즉시 나타나 설계자가 바로 확인 할 수 있도록 하였다. 이젝터 핀의 위치 및 크기를 자동적으로 나타낼수 있으며, 선정된 금형 부품 및 몰드베이 스는 2차원이나 3차원으로 나타낼 수 있다. 각각의 3차원 부품을 독립적으로 나타낼 수 있어 NC프로그램과 인터페이스가 가능토록 하였다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
• /
• 한국산학기술학회 2008년도 추계학술발표논문집
• /
• pp.358-361
• /
• 2008

본 논문에서는 열화상촬영기 및 온도분포 해석 프로그램을 이용하여 금형가열온도와 실제 금형온도의 온도편차를 비교하여 금형가열 시 Stamper 표면의 온도분포를 해석하였다. 또한 전열가열방식(E-MOLD)을 이용하여 복합기능 도광판(Prismless LGP)을 제조하였고, 금형온도에 따른 복합기능 도광판(Prismless LGP)의 광특성 평가를 하였다. 그 결과 금형온도가 증가할수록 패턴 전사성 향상으로 인해 휘도 또한 증가하였고, 특히 유리전이온도($140^{\circ}C$) 이상에서 크게 상승하였다.

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