Film insert melding is one of the surface processes that enhances functional or aesthetic qualities of an existing product's surface. In general, film insert molding consists of three processes including thermoforming, trimming and injection molding. Thermoforming, which is the first process of film insert molding, is the most important process because the variation of film thickness has an effect on the mold design and process conditions for the subsequent processes, that are, trimming and injection molding. This study is focused on predicting the film thickness distribution through film insert thermoforming process using commercial FEM code. In order to describe rheological behavior of thermoplastic film (ABS), G'Sell's viscoelastic constitutive law was adopted. The numerical model of film insert thermoforming was established, and the simulation to predict film thickness distribution was performed. Comparison between the results of simulation and experiment was made to validate the proposed finite element analysis.
We carried out research into an environmentally friendly injection molding process that involves filling the mold with polymer after thin films are fixed into the cavity, without the coating, plating process. Film insert injection molding is a new technique in which molten plastic resin is injected into the cavity after films are precisely attached to the side of the mold wall. In the film insert injection molding process, the insert film is moved by the flow of the molten plastic resin. Overlap defects cause a decline in the productivity and the quality of the manufactured goods. To reduce overlap defects, new injection mold parts are proposed to produce automotive exterior parts using thin films. It is suggested that the best possible method would be to fix the thin films to one side of the mold wall, and develop interior pins to fix the films in the mold. Based on this new pin fixing system, the problem of the film being moved by the flow of the molten resin was improved.
FIM(Film Insert Molding) is an innovative method of producing decorated parts for a wide range of products. Because it requires fewer steps when compared to conventional production methods, the time and cost of manufacturing high quality components can be reduced considerably. In this paper, the effects of processing conditions on the warpage of film-insert molded plate were investigated by using a design of experiments. The dominant factors affecting warpage were mold temperature and holding pressure. Warpage increased with the temperature difference between stationary mold and fixed one. Even when the mold temperature difference was zero, the plate with a film was bent after ejection such that the film side protruded. As holding pressure increased, warpage decreased significantly. In addition warpage increased with time increment for the film-insert molded plates.
자동차용 도어그립을 대상으로 하여 3 차원 엠보 패턴이 인쇄된 필름을 적용한 인서트성형을 구현하기 위하여 사출압축성형을 사용하였다. 진공금형을 제작하여 필름 열성형을 하였으며, 필름인서트성형을 위하여 사출압축금형을 개발하였다. 3 개의 압력센서를 설치하여 금형 캐비티압력을 측정하였으며, 다양한 압축스트로크와 토글속도에 대한 사출압축성형 실험을 수행하여, 공정조건이 캐비티 압력과 엠보 패턴의 높이에 미치는 영향을 고찰하였다. 압축스트로크 0.9mm와 느린 토글속도에서 엠보 패턴의 유지율이 높게 나타났다. 또한 엠보패턴이 최대 높이를 갖기 위한 공정조건은 캐비티 압력의 적분값이 최소가 되는 조건과 거의 동일하였다. 사출압축성형을 사용하여 엠보 패턴이 인쇄된 소프트한 촉감을 갖는 플라스틱 제품을 구현할 수 있다.
Vacuum-assisted thermoforming is one of the critical steps for the successful application of film insert molding(FIM) to parts of complex shapes. If the thickness distribution of the formed film is non-uniform, cracking, deformation, warping, and wrinkling can easily occur at the injection molding stage. In this study, the effects of processing parameters, which include the film heating time, plug depth, plug speed and vacuum delay time, on film thickness distribution were investigated. It was found that the film thickness at the part sidewall decreases with increasing the film heating time and plug depth, but the thickness at the bottom was found to exhibit the opposite behavior. The film thickness of the sidewall was observed to increase at higher plug speed and vacuum delay time of 0 ~ 0.3sec.
Smart systems in different application areas such as automotive, medical and consumer electronics require a novel manufacturing method of electronic, optical and mechanical functions into products. Traditional methods including mechanical assembly, bonding of plastic and electronic circuit cause the problems in large size of products and complicated manufacturing processes. In this study, thermoforming and film insert molding were applied to fabricate a dome shaped plastic part embedded with electronic circuits. The deformation of patterns printed on PET film was predicted by thermoforming simulation using T-SIM, and the results were compared with those by experiment. In order to decrease spring-back after thermoforming, the Taguchi method of design of experiment was used. Through ANOVA analysis, it was found that mold temperature was the most dominant parameter for spring-back. By using flow analysis, gate design was performed to decrease injection pressure. During film insert molding, the wash-out of ink printed on film occurred for Polycarbonate. When the resin was changed to PMMA, the wash-out disappeared due to low melt temperature.
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.
Vacuum-assisted thermoforming is one of the critical steps for successful application of film insert molding(FIM) to parts of complex shape. In this study, the simulations and experiments of thermoforming processes were performed to investigate the effects of process conditions on thickness distribution and printed pattern deformation of films in vacuum-assisted thermoforming. The film thickness uniformity increased with decreasing film heating time, whereas it increased with increasing vacuum delay time. After thermoforming of films with uniform pattern space of 5mm, the maximum space was 9.432mm. Based on the simulation, a modified pattern was calculated to obtain uniform spaces after thermoforming. In the experiments for film with the modified pattern, the maximum space appeared 5.837mm. In, addition. the predicted patterns were in good agreement with the experimental results.
필름 삽입 사출 시편의 휨은 비대칭적인 잔류응력 분포에 기인한다. 비대칭적 잔류응력과 온도 분포는 삽입된 필름 표면의 수직방향으로 지연되는 열 전달에 의해 발생한다. 사출 공정조건 최적화를 통해 필름 삽입 사출 시편의 휨을 억제할 수 없었기 때문에, 필름 삽입 사출 시편의 휨을 최소화하기 위해서 유리 섬유가 강화된 복합재료를 기판으로 사용하였다. 유리 단섬유의 분포를 마이크로 CT 장비를 이용하여 평가하였다. 복합재료로 구성된 기판을 이용한 필름 삽입 사출 시편의 배향 텐서와 휨을 계산하기 위해서는 적절한 마이크로 역학, 이방적 열팽창계수 및 닫힌 어림법 모델이 선택되어야만 한다. 여섯 종류의 마이크로 역학모델, 세 종류의 열 팽창 계수 모델 및 다섯 종류의 닫힌 어림법 모델을 고려한 후, Mori-Tanaka 모델, Rosen and Hashin 모델 및 third orthotropic 닫힌 어림법 모델을 선택하였다. 수치적으로 계산된 섬유 배향 텐서와 휨에 관한 결과들은 실험결과와 잘 일치하였고, 유리 섬유의 보강효과가 필름 삽입 사출 복합 재료 시편의 휨에 미치는 영향을 파악하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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