• 유변학
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• 제10권4호
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• pp.217-226
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• 1998

단섬유 강화 고분자의 사출성형시 고분자 수지의 유동에 의하여 섬유배향이 필연적으로 일어나며, 섬유배향에 의한 이방성 (anisotropy)은 최종성형물의 품질과 기계적인 특성 등에 많은 영향을 미친다. 사출공정 중에서 충전과정(filling stage)은 섬유배향에 지배적인 역할을 하므로, 충전과정의 유동장을 정확하게 해석하는 것은 매우 중요하다. 형상이 복잡한 캐비티(cavity)와 다중 캐비티에서는 먼저 충전이 완료되어 현탁액(suspension)이 압축을 받고 있는 영역들이 존재하게 된다. 기존의 방법처럼 사출성형의 충전과정을 비압축성 유동으로 가정하면 정확한 유동장을 계산할 수 없다. 본 연구에서는 충전과정에서 압축성을 고려한 혼합 유한요소법/유한차분법을 이용하여 유동장을 계산하였다. 충전이 완료되는 순간에서, 이차배향텐서에 대한 배향변화방정식을 4차 Runge-Kutta 방법을 이용하여 해석함으로써 3차원 섬유배향장을 예측하였다. 충전시간이 다른 4개의 캐비티를 갖는 금형을 제작하여 충전과정에서 압축성 효과를 고려한 수치해석 결과가 실험과 잘 일치함을 보였다. 또한, 압축성과 비압축성 유동장에서 이론적으로 계산된 섬유배향의 차이를 정성적 및 정량적으로 비교하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권7호
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• pp.310-315
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• 2017

자동차용 방수커넥터는 외부로부터 방수가 필요한 전장부품인 와이어 하네스(Wire Harness)에 연결되어 있는 핵심기능부품이며 특히 와이어씰(Wire Seal) 부품은 고온, 다습, 저온, 먼지, 약품 등의 복합적 환경에서도 체결부 기밀성이 확보되어야 한다. 이러한 와이어씰은 최근 기존의 고상실리콘고무(Heat Cure Rubber)대신 친환경 소재이며 기계적 특성이 우수한 액상실리콘고무(LSR)를 적용하고 있다. 그리고 LSR용 와이어씰을 액상사출성형(Liquid Injection Molding)공정으로 제조할 경우 고상실리콘고무를 제조 하긴 위한 압축성형방식에 비해 사이클타임이 10배이상 빠르고 스크랩이 발생하지 않아 재료의 손실이 없으며 가류 및 생산을 위한 전후처리 과정이 필요 없기 때문에 원가 절감효과가 큰 이점이 있다. 하지만, 방수커넥터를 제조하기 위한 LSR 다캐비티 사출성형공정에서는 일정한 품질의 제품을 확보하기 위하여 캐비티간 균일한 경화온도를 유지하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 캐비티간 온도 편차를 최소화 하기 위하여 카트리지 히터의 용량을 위치마다 다르게 설계한 후 열전달 해석과 최적화 모듈을 연계하여 최적의 카트리지 히터 용량을 빠르고 효율적으로 도출하였다. 최적화 해석결과 일정한 히터 용량을 적용한 경우에 비하여 캐비티간 온도 편차는 $13.1^{\circ}C$에서 $8.1^{\circ}C$로 감소 시켜 균일 경화를 위한 온도 편차 $10^{\circ}C$ 이내인 설계 기준을 만족시킬 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권8호
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• pp.5074-5081
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• 2015

플라스틱 제품의 휨을 개선하기 위한 방법은 사출성형 공정에서 일어나는 불균일한 냉각을 균일하게 만들어 플라스틱 제품의 잔류응력을 제거하는 방법이다. 본 연구는 균일한 냉각을 위하여 펠티에 소자를 사용하여 급속가열 냉각 장치를 개발하였다. 급속냉각 가열 장치(RCHD)를 제작하여 전통적인 수냉 장치(TWCD)방식과 급속냉각 가열 장치방식에 따른 휨을 비교 분석하였고, 비결정성 수지인 ABS 수지를 사용하였다. 사출성형 조건인 보압시간, 금형온도, 냉각시간, 보압에 따라 휨의 변화량을 측정 비교하였고, 비결정성 ABS 수지에서 급속가열 냉각 장치 냉각방식이 전통적인 수냉방식 보다 휨이 더 적게 발생하고, 위의 결과들로 보아 조금 더 균일하게 냉각되는 것을 알 수 있었다. ABS 폴리머의 분포 상태를 SEM 사진을 통해서 확인하였다. 전통적인 수냉방식은 폴리머의 분포상태가 조밀하게 분포되어 있고, 급속냉각 가열 방식은 전통적인 수냉방식 보다 넓게 분포되어 있었다. 이것은 냉각이 균일하게 이루어지고, 금형의 온도가 서서히 진행되면서 폴리머의 입자가 커지게 되는데, 이것은 내부응력이 줄어든 것을 의미한다.

• Korea-Australia Rheology Journal
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• 제20권2호
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• pp.59-63
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• 2008

A theoretical model was developed to describe the flow behavior of a filled polymer in the packing stage of reaction injection molding and predict the residual stress distribution of thin injection-molded parts. The model predictions were compared with experiments performed for phenol-formaldehyde resin filled with wood dust and cured by urotropine. The packing stage of reaction injection molding process presents a typical example of complex non-isothermal flow combined with chemical reaction. It is shown that the time evolution of pressure distribution along the mold cavity that determines the residual stress in the final product can be described by a single 1D partial differential equation (PDE) if the rheological behavior of reacting liquid is simplistically described by the power-law approach with some approximations made for describing cure reaction and non-isothermality. In the formulation, the dimensionless time variable is defined in such a way that it includes all necessary information on the cure reaction history. Employing the routine separation of variables made possible to obtain the analytical solution for the nonlinear PDE under specific initial condition. It is shown that direct numerical solution of the PDE exactly coincides with the analytical solution. With the use of the power-law approximation that describes highly shear thinning behavior, the theoretical calculations significantly deviate from the experimental data. Bearing in mind that in the packing stage the flow is extremely slow, we employed in our theory the Newtonian law for flow of reacting liquid and described well enough the experimental data on evolution of pressure.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권8호
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• pp.3625-3630
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• 2013

도어 모듈은 모듈화의 대표적인 예로 여러 부품들은 모듈형태로 완성하여 완성차 업체의 원가절감 및 조립시간 단축, 품질 향상 등에 큰 기여를 이루었다. 주요 부품중의 하나인 Door carrier plate는 주로 steel을 이용한 press 성형이 주였으나 최근에는 PP-LFT(유리 장섬유 강화PP)를 사용한 사출 공법을 적용함으로써 형상자유도를 높혀 모듈에 부착되는 많은 종류의 부품들을 통합할 수 있게 되었으며 중량 절감을 이룰 수 있게 되었다. 하지만 사출 성형시 제품의 형상 및 gate위치 설정의 한계성과, LFT의 특성에 의하여 변형이 비교적 심해 일반적으로 시사출 진행 후 보상 가공을 진행하여 조립성을 개선한다. 이러한 사후 수정 공정은 금형의 품질 저하 및 생산원가 상승의 주요인이다. 부분적으로 사출 CAE를 적용하여 warpage정도를 예측하나 그 신뢰성 확보에 어려움을 겪고 있다. 따라서 LFT를 사용하는 Door carrier plate에 대한 해석 신뢰성을 확보할 수 있는 기법으로 hyper-mesh에서 1차 mesh작업 후 moldlfow 자체 tool을 이용하여 mesh의 두께 구현성을 높혔으며, fiber orientation해석을 위하여 ARD-RSC model을 적용하였다.

• 한국주조공학회지
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• 제20권5호
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• pp.330-335
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• 2000

Functional metal prototypes are often required in numerous industrial applications. These components are typically needed in the early stage of a project to determine form, fit and function. Recent R/P(Rapid Prototyping) part are made of soft materials such as plastics, wax, paper, these master models cannot be employed durable test in real harsh working environment. Parts by direct metal rapid tooling method, such as laser sintering, by now are hard to get net shape, pores of the green parts of powder casting method must be infiltrated to get proper strength as tool, and new type of 3D direct tooling system combining fabrication welding arc and cutting process is reported. But a system which can build directly 3D parts of high performance functional material as metal park would get long period of system development, massive investment and other serious obstacles, such as patent. In this paper, through the rapid tooling process as silicon rubber molding using R/P master model, and fabricate wax pattern in that silicon rubber mold using vacuum casting method, then we translated the wax patterns to numerous metal tool prototypes by new investment casting process combined conventional investment casting with rapid prototyping & rapid tooling process. With this wax-injection-mold-free investment casting, we developed new investment casting process of fabricating numerous functional metal prototypes from one master model, combined 3-D CAD, R/P and conventional investment casting and tried to expect net shape measuring total dimension shrinkage from R/P pare to metal part.

• 산업경영시스템학회지
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• 제33권4호
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• pp.159-166
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• 2010

The speed at which products are developed and released to market is tightly linked to profitability and market share. Hence, many companies are still in a desperate need of real Rapid Tooling (RT) technologies which can really help to expedite their prototype tooling and pre -production tooling for injection molding. Many other companies that have been very skeptical of RT technologies developed so far are working on Hybrid Tooling (HT) that can really meet the market standards. With the conviction that HT can be a reliable alternative for current RT technologies, this paper describes the experimentation how HT process has been being successfully established and effectively applied with typical case studies. Through the experimentation, Ceramic-filled SLA tooling was found to be aptly suited for the low grade mold, and Metal SLS tooling was found to be aptly suited for the medium volume mold both in terms of the lead time, dimensional accuracy, and tooling cost.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.1045-1050
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• 2011

본 연구는 자동차 내장 부품에서 표피재에 열을 가하여 금형내에서 엠보싱을 생성하는 새로운 압착방법을 제안한다. 엠보싱 무늬가 없는 표피재를 상부 금형에서 진공으로 흡입시켜 흡입력에 의하여 무늬를 성형한 후 금형을 닫아 사출물에 압착시키는 가열 압착 공법으로 엠보싱 무늬의 손상을 방지할 수 있다. 이 검증실험을 위하여 금형과 시험장치를 개발하여 시작품을 제작한 후 실험을 통하여 성능을 분석 평가하였다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2011년도 추계학술논문집 2부
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• pp.413-416
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• 2011

Flip top cap은 경량성, 가공성, 내식성 우수하여 최근에 생활 용기 뚜껑으로 많이 활용되고 있다. Flip top cap은 사출성형에 의해 제작 되며 사출성형 과정에서 힌지부분에 웰드라인(Weldline)이 형성되어 기계적 강도가 떨어지게 된다. Flip top cap은 생활용기에 사용되며 실제생활에서 많은 작동을 요구하기 때문에 힌지부분의 웰드라인은 제품불량에 큰 원인이 된다. 또한 Flip top cap은 생산성을 높이기 위해 멀티캐비티(Multi-cavity) 사출방식을 선호한다. 멀티캐비티 방식은 높은 사출압력을 요구하기 때문에 사출품의 불량과 사출기에 많은 부하가 예상된다. 본 연구에서는 게이트 위치를 조정함으로써 사출품 힌지부분에서 발생할 수 있는 웰드라인을 품질에 영향이 없는 곳으로 이동시키고 최적의 사출 압력을 찾기 위한 유동해석을 통해 최적의 사출조건을 도출함으로써 Flip top cap의 기계적 품질과 제품생산성 향상을 위한 연구가 수행되었다.

• Design & Manufacturing
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• 제14권1호
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• pp.36-41
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• 2020

Recently, due to the development of MEMS technology, researches for the production of effective micro structures and shapes have been actively conducted. However, the process technology based on chemical etching has a number of problems such as environmental pollution and time problems due to multi-process. Various processes to cope with this process are being studied, and one of the mechanical etching processes is the powder blasting process. This process is a method of spraying fine particles, which has the advantage of being an effective process in manufacturing hard brittle materials. However, it is also a process that adversely affects the material surface roughness and material properties due to the impact of the injection of fine particles. In this study, after fabricating micro-channels in fused silica glass with excellent optical properties among the hard brittle materials, we used the nano indentation system to analyze the micro parts using nano-particles as well as machinability and surface roughness analysis of the processed surface. The analysis was performed for the effective processing of powder blasting.