본 연구의 목표는 임의의 3차원 사출성형 금형 공간내에서 단섬유 강화 플라스틱의 충전 공정에서의 과도기적 섬유방향성을 예측하는 수치해석 프로그램의 개발에 있다. Hele-Shaw 방정식에 단섬유에 의해서 추가된 응력을 고려한 Dinh-Armstrong의 모델을 도 입함으로써 새로운 충전과정의 압력 지배 방정식이 유도되었다. 새로운 압력지배 방정식은 단섬유에 의한 응력 때문에 몇 개의 새로운 항들을 포함하고 있다. 충전 과정의 해석은 새 로운 압력지배방정식과 에너지 방정식을 유한효소법과 유한 차분법을 이용하여 풀고 동시에 배향텐서(roientation tensor)의 변화 방정식을 4차 Runge-Kutta 방법을 이용하여 풀었다. 단섬유 배향 텐서를 텐서의 변환 법칙을 이용하여 임의의 3차원 금형 공간내의 모든유한요 소의 중심에서 두께방향의 모든유한 차분 격자를 따라 계산하였다. 이러한 방법으로 임의의 3차원 사출성형 금형 공간내에서 비등온 충전유동과 과도기적 3차원 섬유배향상태를 서로의 상호작용을 고려하여 수치 모사하여 다양한 유동 형태에 따른 단섬유 배향 상태의 변화에 대하여 알아보고자 한다.
본 연구는 사출 성형 공정을 통하여 제작되는 단섬유강화 플라스틱 복합재료의 구조해석 기법에 관한 내용으로 소재의 이방성 기계물성을 예측하고 이를 구조해석에 적용하도록 하였다. 사출 성형 공정을 통하여 제작되는 단섬유강화 플라스틱 복합재료의 구조해석에 있어서 기존의 경우는 일반적으로 소재의 기계적 물성을 균질 등방성 탄성 모델로 이용하여 왔으나, 실제 부품 파손 모드와 크게 상이한 경우가 많다. 이러한 점을 극복하고자 사출 성형 g,름 해석, 일방향성 복합재료의 Halpin-Tsai 식과 배향 평균 모델을 도입하여 단섬유강화 플라스틱 복합재료의 섬유배향 효과가 고려되도록 새로운 구조해석 시스템을 개발하였다. 해석의 정확도는 시편시험 결과와의 비교를 통하여 검증하였으며, 섬유 배향 및 웰드라인 영향 및 섬유 함량에 따른 변화가 해석에 장 반영됨을 확인하였다. 또한 자동차 부품에 개발된 해석 시스템을 적용하여 균질 등방 모델과 달리 부품의 위치별로 다른 기계적 성능이 반영되고, 사출 게이트 위치에 따라 유리섬유 배향이 변화하여 부품의 성능이 달라짐을 확인하였다.
본 연구는 차세대 반도체 칩 패키징 재료로 검토되고 있는 열가소성 수지(Thermoplastic resin)의 사출 성형에 있어서의 불량과 그에 따른 해결책을 Visual Basic을 이용하여 전산 정보화함으로써 성형 불량 대책을 제공, Gate와 Runner를 최적화하는 지적 결정 시스템을 개발하였다. 체계적인 기술이 정립되어 있지 않는 플라스틱 성형의 문제점을 최소화하고 재료비 절감, 설계 납기일 단축, 제품 품질 향상을 그 목적으로 하고 있다.
본 연구는 사출 성형에 있어서의 불량과 그에 따른 해결책을 Visual Basic을 이용하여 전산 정보화함으로써 성형 불량 대책을 제공, Gate와 Runner를 최적화하는 지적 결정 시스템을 개발하였다. 체계적인 기술이 정립되어 있지 않는 플라스틱 성형의 문제점을 최소화하고 재료비 절감, 설계 납기일 단축, 제품 품질 향상을 그 목적으로 하고 있다.
본 연구에서는 일반사출과 MmSH방식 두 가지의 사출성형공정을 이용하여 나노 패턴 구조물을 제작하였다. 성형품에 나타난 나노패턴의 진사성은 MmSH방식을 이용한 PC 성형품에서 가장 우수했다. 일반사출공정에서 HIPS로 제작된 성형품은 나노패턴의 전사가 잘 형성되었고, PC의 경우 전사가 잘 이루어지지 않았다. 연구 결과 수지의 유동성이 좋고, 금형표면 온도가 높을수록 나노패턴의 전사성은 향상됨을 알 수 있었다.
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.
플라스틱의 사출성형중 용용 수지에 가스를 주입하는 가스사출성형(Gas Assisted Injection Molding GAIM)에 의해 성형품을 만드는 생산방법은 약 30년 전부터 유럽지역을 중심으로 시작되었다 GAIN의 개발 배경은 발포성형을 대체하기 위한 공법으로 개발되었다. 발포성형은 싱크마크(sink mark) 제거, 치수안정성, 강도보강의 목적으로 사용하는 공법이지만, 가스기포가 표면으로 빠져나오고 표면에 가스 기포가 발생하여 외관부품에 부적당하며, 두께가 5-6mm이하의 성형품에는 적용할 수 없고, 성형시간이 긴 문제점을 가지고 있어 이러한 문제를 보강한 공법을 연구할 결과로 GAIM이 탄생하게 되었다.(중략)
When producing a plastic horn cover for an automobile, since the interval between the ribs on the inner surface is narrow, conventional cooling channels cannot be applied and cooling of the mold is difficult. For this reason, the molding operation cannot be completed within a set cycle time. In this study, a conformal cooling channel was applied on the mold to solve the cooling problem. Injection molding simulation was carried out to confirm the effectiveness of the conformal cooling channel. In the analysis results, the mold temperature at the rib section decreased by 33%, and the mold temperature also decreased by 31%. This reduction in temperature allowed for molding within a set cycle time and demonstrated the effectiveness of the conformal cooling channel.
최근 정보통신 산업의 급속한 발전으로 이동 통신용 단말기 및 반도체 칩 케리어 등의 플라스틱 부품의 초소형 경량화 요구가 증대되고 있다. 미세 사출성형용(micro injection molding) 박판의 사출을 위한 미세사출 성형 고분자 재료는 매우 우수한 용융 유동 특성을 가져야 하고, 반도체나 소형 엔지니어링 부품으로 사용하려면 높은 인장강도, 충격강도 및 치수안정성을 가져야 한다. (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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