사출성형해석 업그레이드를 위한 몰덱스3D (20) 이번 호에서는 CAD 환경에서 몰덱스3D(Moldex3D)를 활용하는 방법을 소개한다. ■ 임영빈 | 씨테크시스템 Moldex3D 사업부의 기술영업 담당으로 근무하고 있으며 다양한 고객사 기술지원 및 프로젝트 업무를 담당하고 있다. 이메일 | yyb098@citek.co.kr 홈페이지 | www.citek.co.kr 최근 해석 소프트웨어 제품들은 사용자들이 쉽게 접근하고 편리하게 해석을 구현할 수 있게 개발되고 있다. 사출성형해석 제품인 몰덱스3D는 CAD 환경에서 쉽고 편리하게 구현하기 위한 제품으로 몰덱스3D 싱크(Moldex3D SYNC)를 제공하고 있다. 이 제품은 데이터 변환을 거치지 않고 CAD 환경에서 직접 수행하기 때문에 쉽고 편리하게 접근 가능하다. 그림 1. Moldex3D SYNC 구성도 또한, 해석 결과도 CAD 환경에서 확인이 가능하다. 이번 호에서는 NX CAD 환경에서 구현하는 방법에 대하여 소개한다. 2. Moldex3D SYNC for NX NX CAD 환경에서 사출성형해석을 수행하기 위하여 제품 데이터를 준비해야 한다. <그림 2>는 NX 환경에서 제품을 준비하고 SYNC for NX를 실행하기 위하여 준비하는 단계이다. 여기서 M 아이콘을 실행하면 <그림 3>과 같이 사출성형해석을 하기 위한 환경으로 변환된다. 그림 2. Moldex3D for NX 아이콘 그림 3. Moldex3D for NX 환경 <그림 3>에서 위에서 아래로 순서대로 실행하면서 사출성형해석을 하기 위한 설정을 진행하면 된다.

사출성형해석 업그레이드를 위한 몰덱스3D (19)   이번 호에서는 지난 호에 이어 몰덱스3D(Moldex3D)를 활용한 형상적응 냉각 해석 사례를 소개한다.   ■ 임영빈 | 씨테크시스템 Moldex3D 사업부의 기술영업 담당으로 근무하고 있으며 다양한 고객사 기술지원 및 프로젝트 업무를 담당하고 있다. 이메일 | yyb098@citek.co.kr 홈페이지 | www.citek.co.kr   최근, 원가 절감과 품질 향상을 위한 활동 및 연구가 활발히 이루어지고 있으며 냉각과 관련된 연구과제로 진행하고 있다. <그림 1>은 사출공정에 대한 그림으로 냉각이 차지하는 비중이 60~70%에 이르는 것을 알 수 있다. 전체 사이클 타임에서 차지하는 비중이 크게 작용하고 원가에 미치는 영향도 크다는 것을 알 수 있다.   그림 1. 사출 공정 도표   이번 호에서 소개할 형상적응 냉각(conformal cooling) 적용 사례는 <그림 2>와 같은 모델로 수행하였다. 그림 2. 해석 모델(120×45×15mm)   <그림 2>의 모델은 내측에 좁은 공간이 있어 일반적인 냉각을 적용할 수 없는 모델이다. <그림 3>과 같은 일반 냉각과 <그림 4>와 같은 형상적응 냉각을 이용해 내측에 냉각을 적용하여 해석을 수행하고 비교 검토하였다.

사출성형해석 업그레이드를 위한 몰덱스3D (18)   이번 호에서는 몰덱스3D(Moldex3D)를 활용한 형상적응 냉각에 대한 사례를 소개한다.   ■ 임영빈 | 씨테크시스템 Moldex3D 사업부의 기술영업 담당으로 근무하고 있으며 다양한 고객사 기술지원 및 프로젝트 업무를 담당하고 있다. 이메일 | yyb098@citek.co.kr 홈페이지 | www.citek.co.kr   이번 호에서 소개할 사례의 USB 커버는 구조 내부에 열 정체 현상이 발생되는 부위가 있어, 제품 내외부 온도차가 발생하고 이로 인한 제품의 심각한 변형이 유발되고 있었다. 때문에 USB 커버의 제작사인 타이완의 징촨공업은 제품 수율 향상을 위해 형상적응형 냉각채널을 사용해 냉각 효율을 향상시키고자 했다. 형상적응형 냉각채널의 비용이 매우 높기 때문에 징촨공업은 새로운 모듈을 제작하기 전에 몰덱스3D 시뮬레이션 분석 소프트웨어를 활용해 형상적응형 냉각채널의 효과를 테스트하였으며, 이를 통해 생산 리스크를 낮추고 비용을 절감할 수 있었다. 징촨공업은 시뮬레이션 결과를 통해 새로운 형상적응형 냉각채널 시스템이 제품 내부의 열 정체 현상을 효율적으로 해결할 수 있으며, 냉각 시간을 낮추고 제품의 변형을 개선할 수 있다는 점을 확인했다.   1. 해석 사례 USB 커버의 생산 수율 향상을 위해 징촨공업은 형상적응형 냉각채널 시스템을 사용해 제품 내부의 열 적체 문제를 해결하고자 시도했다. 모듈 생성 전 몰덱스3D를 사용해 형상적응형 냉각채널 시스템을 설계하고 그 효과를 테스트했다. <그림 1>은 일반적인 냉각채널을 적용한 것이고, <그림 2>는 형상적응 냉각을 적용한 것이다. 몰덱스3D 시뮬레이션 결과를 통해 일반냉각채널 사용 시 내부 열 정체 문제가 제품의 변형을 유발하는 점을 확인할 수 있었다.   그림 1. 일반 냉각채널   그림 2. 형상적응 냉각채널  

사출성형해석 업그레이드를 위한 몰덱스3D (17)   이번 호에서는 몰덱스3D(Moldex3D)를 활용해 자동차 안개등의 표면 품질을 개선한 사례를 소개한다.   ■ 임영빈 | 씨테크시스템 Moldex3D 사업부의 기술영업 담당으로 근무하고 있으며 다양한 고객사 기술지원 및 프로젝트 업무를 담당하고 있다. 이메일 | yyb098@citek.co.kr 홈페이지 | www.citek.co.kr   이번 호에서 소개할 사례는 외관에 결함 문제(그림 2)가 발생한 자동차용 안개등 부품(그림 1)의 플라스틱 사출 성형 사례이다. 이 제품은 자동차의 외장 부품이기 때문에 반드시 표면에 발생하는 웰드 라인을 방지해야 한다. 또한, 잠금장치의 웰드 라인 역시 외관 표면에 나타나면 안 된다. 타이완의 자동차 충돌 대체 부품 제조업체인 동양의 개발 팀은 몰덱스3D 시뮬레이션 분석을 통해 게이트 레이아웃이 웰드 라인 위치와 각도에 미치는 영향 및 개선 방법을 모색하고, 벽 두께 조정을 통해 에어 트랩 문제를 해결함으로써 제품의 외관 품질을 성공적으로 개선하였다.   그림 1. 안개등 부품   그림 2. 외관 문제가 분명한 파란색 영역   2. 도전 과제 ■ 제품 외관에 발생하는 웰드 라인 방지 ■ 에어 트랩 문제를 해결할 수 있는 효과적인 최적화 설계 찾기   이번 호의 내용은 솔리드웍스 2020(한글버전)에서 작업하였으며, 연신값이 적용된 테이블을 사용하려면 엑셀 소프트웨어 또한 보유하고 있어야 한다. 솔리드웍스에서는 별도의 판금 환경에서 판금 모델링을 하지 않고 솔리드웍스의 통합된 작업환경에서 판금 제품을 모델링하거나 전개할 수 있다.  

사출성형해석 업그레이드를 위한 몰덱스3D (16) 이번 호에서는 몰덱스3D(Moldex3D)를 활용한 변형 품질을 개선한 사례를 소개한다. ■ 임영빈 | 씨테크시스템 Moldex3D 사업부의 기술영업 담당으로 근무하고 있으며 다양한 고객사 기술지원 및 프로젝트 업무를 담당하고 있다. 이메일 | yyb098@citek.co.kr 홈페이지 | www.citek.co.kr 이번 호에서 소개할 사례의 서랍 레일 제품은 서랍이 원활하게 움직이는 것이 주요 기능이다. 그래서 제품의 평탄도에 대한 요구사항이 높고, 슈트의 사이즈가 반드시 정확하고 왜곡이나 변형이 발생하지 않아야 한다. 이번 사례에 사용된 내마모성 POM 재료는 그 자체의 수축성이 매우 큰데, 이는 제조 공정 중 반드시 고려해야 할 중요한 요소이다. 와이즈 실업은 몰덱스3D의 시뮬레이션 분석 도구를 통해 솔루션을 찾고, 제품 설계 및 시뮬레이션 설계를 최적화하기 위해 제품 성형에 영향을 미치는 핵심 정보를 파악하였으며, 성형 불량 문제를 해결하여 상당한 몰드 제작 비용 및 시간을 절약함으로써 제품을 원활하게 양산하게 되었다. 문제점 ■ 엄격한 제품 평탄도 사양 ■ 제품의 변형 문제 개선 ■ 성형 주기 단축 1. 솔루션 와이즈 실업은 몰덱스3D 시뮬레이션을 통해 적절한 게이트 및 냉각 설계를 평가하고, 보압 분석을 통해 고르지 않은 수축이 제품의 왜곡 변형을 일으키는 주요 원인임을 파악하였다. 동시에, 냉각 분석을 통해 균일하지 않은 냉각이 제품에 미치는 영향 정도를 확인하고 성형 주기 시간을 예측하였다. 마지막으로 엔지니어는 변형 해석을 사용해 X와 Y, Z 방향의 변위량을 검사하고, 설계 변형을 통해 부품의 변형을 줄이는 최적의 설계 방안을 얻었다. 2. 해석 수행 내용 서랍 레일은 서랍 제품에서 가장 중요한 구성요소로, 그 주요 기능은 서랍이 원활하게 움직이는 것이기 때문에 제품 사이즈의 정확도에 대한 요구사항이 높고, 변형이 허용되지 않는다. 정확한 부품 사이즈를 달성하기 위한 핵심적 요소는 성형 공정 중에 부품이 각 영역에서 균일하게 수축하도록 하는 것이다. 이번 사례에서 와이즈 실업은 몰덱스3D 프로페셔널(Moldex3D Professional) 솔루션을 사용해 기존 사출 성형 조건으로 초기 설계안을 시뮬레이션하였는데,(그림 1) 변형 분석 결과 실제 제품 상황과 매우 유사하여 모두 심각한 변형 문제가 발생했다.(그림 2) 그림 1. 기존의 사출 성형 프로세스에서 원래 설계의 시뮬레이션 결과

사출성형해석 업그레이드를 위한 몰덱스3D (15) 이번 호에서는 ‘Moldex3D Talent Award’에서 수상한 사례 내용을 소개한다. 이 사례는 대만의 펠리(Felli)에서 수행한 것이며, 몰덱스3D(Moldex3D)를 사용하여 충진의 유동 불균형을 개선한 사례이다.   ■ 임영빈 | 씨테크시스템 Moldex3D 사업부의 기술영업 담당으로 근무하고 있으며 다양한 고객사 기술지원 및 프로젝트 업무를 담당하고 있다. 이메일 | yyb098@citek.co.kr 홈페이지 | www.citek.co.kr 그림 1. 실물 이미지(140×140×210mm) 개발 방향은 다중 캐비티, 짧은 주기, 높은 수율, 적은 사후 처리를 목표로 식품 저장용기의 양산 개발을 진행하였다. 스크랩 감소 및 콜드 슬러그로 인한 외관 불량을 방지하기 위해 밸브 게이트 핫러너를 사용했다. 그러나 밸브 게이트 핫러너에 코너 효과가 발생함에 따라 유동 불균형이 발생하고, 웰드라인, 에어트랩 및 헤일로 마크 문제가 발생했다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 몰덱스3D를 활용하여 문제 원인을 성공적으로 확인하고, 솔루션을 검증하여 문제점을 순조롭게 해결함으로써 24시간 연속 생산 목표를 안정적으로 달성했다. 1. 수행 내용 이 제품은 AS로 만들어진 140mm×140mm×210mm 사이즈의 투명 저장 용기이다.(그림 1) 이 중 캐비티 설계의 몰드에 밸브 게이트 핫러너 시스템을 사용해 바닥 부분에서 충전이 시작된다. 이 프로세스는 대량 생산형 제품을 위해 계획되었고, 24시간 연속 생산의 요구사항을 충족시켜야 한다. 비록 밸브 게이트 핫러너 시스템 및 우수한 냉각 채널 설계를 사용해서 표면 결함을 효율적으로 개선하고 성형 시간을 단축시켰지만, 유동 불균형으로 인한 웰드라인, 에어트랩 및 헤일로 마크 등의 문제가 발생했다. 그림 2. 유동 불균형 발생 결과 몰덱스3D의 시뮬레이션 결과대로 유동 불균형 현상은 실제로 감지되었다.(그림 2) 추가로 온도 결과 프로파일을 관찰하면, 밸브 핀을 우회하는 융용물의 코너 효과로 인해 고온 용융물 대부분이 외부로 퍼져서 완제품으로 이어진다는 것을 알게 되었다.(그림 3) 그림 3. 핫러너 온도 분포 분석

사출성형해석 업그레이드를 위한 몰덱스3D (14)   이번 호호에서는 몰덱스3D(Moldex3D)를 활용한 일반사출성형 해석과 발포 사출성형 해석에 대하여 비교 소개한다.   ■ 임영빈 | 씨테크시스템 Moldex3D 사업부의 기술영업 담당으로 근무하고 있으며 다양한 고객사 기술지원 및 프로젝트 업무를 담당하고 있다. 이메일 | yyb098@citek.co.kr 홈페이지 | www.citek.co.kr   몰덱스3D를 활용한 일반 사출성형해석과 물리발포 사출성형해석의 한 결과를 비교하고, 차이점에 대하여 알아보고자 한다. 그림 1. 200×30×6mm, 제품 두께 2.0mm   <그림 1>은 해석을 위한 부품 형상과 핫 러너를 적용한 그림이다. 핫 러너의 게이트 크기는 Ø2.5로 적용하였다. 그림 2. 메시 이미지   <그림 2>는 사출성형해석을 위한 메시를 적용한 이미지이다. 부품, 러너 및 몰드베이스까지 전체적으로 3D 메시를 적용하였다. 레진은 PA66 GF15%를 사용하여 해석을 수행하였다.

몰덱스3D를 활용한 발포성형 해석   이번 호에서는 몰덱스3D(Moldex3D)를 활용한 발포 성형해석에 대하여 소개한다.   ■ 임영빈 | 씨테크시스템 Moldex3D 사업부의 기술영업 담당으로 근무하고 있으며 다양한 고객사 기술지원 및 프로젝트 업무를 담당하고 있다. 이메일 | yyb098@citek.co.kr 홈페이지 | www.citek.co.kr   몰덱스3D는 일반 사출성형해석뿐만 아니라 특수 공법에 대한 해석도 지원하고 있다. 특히, 경량화와 관련하여 중요한 과제로 인식하고 있으며 많은 검토를 하고 있다. 몰덱스3D는 경량화와 관련하여 다양한 솔루션을 제시할 수 있다. <그림 1>은 경량화를 위한 다양한 기술에 대한 것이다.   그림 1. 경량화를 위한 다양한 공법   발포 기술은 화학발포와 물리발포 두 가지로 나눌 수 있다. 특히, 물리발포 기술은 이미 검증을 거쳐 신뢰를 확보한 기술이다. 물리발포 기술은 제품 내부에 초미세 기공(cell)을 형성하도록 사출하는 기술이다. 몰덱스3D는 발포와 기공 해석에 대한 기술을 제공한다. <그림 2>는 물리발포 해석을 위한 단순한 형상이다. 부품 두께는 2.5mm이고 부품 크기는 275×100×12mm, 리브는 1.0mm이다.

사출성형해석 업그레이드를 위한 몰덱스3D (12) 어닐링(annealing)은 금속 등을 일정한 온도로 가열한 다음에 천천히 식혀 내부 조직을 고르게 하고 응력을 제거하는 열처리 과정을 가리킨다. 이번 호에서는 몰덱스3D(Moldex3D)를 활용한 어닐링 해석에 대하여 살펴보자.   ■ 임영빈 | 씨테크시스템 Moldex3D 사업부의 기술영업 담당으로 근무하고 있으며 다양한 고객사 기술지원 및 프로젝트 업무를 담당하고 있다. 이메일 | yyb098@citek.co.kr 홈페이지 | www.citek.co.kr   일반적으로 사출성형 해석의 결과로 충진, 보압, 냉각, 변형에 대한 해석 결과를 얻을 수 있다. 최근에는 제품의 품질과 관련하여 변형에 대한 결과가 더 중요해 지고 있다. 변형은 두 가지로 나누어 볼 수 있다. 먼저, 일반적으로 사출성형 해석에서 냉각 이후에 발생하는 변형이 있다. 그리고, 사출 이후 부품에 외부 환경에 노출되면서 발생하는 변형이 있다. 여기서 외부 환경은 제품의 조립 환경, 사용 환경 등 다양하게 고려할 수 있다. 대표적으로 신뢰성 평가를 위하여 <그림 1>과 같이 열실험 기기인 오븐기를 활용한다.   그림 1. 열 실험 기기   이러한 실험은 제품의 특성에 따라 온도 조건을 다양하게 설정하여 실험을 실시하고, 변형에 대한 평가를 하여 최종적으로 제품에 대한 평가를 하게 된다. 실험의 예는 다음과 같다. ■ 70℃에서 8시간 이후 변형 평가 ■ 120℃에서 2시간 이후 변형 평가 ■ 영하 50℃에서 7시간 이후 변형 평가   이러한 극한의 조건에서 부품의 신뢰성을 만족해야 최종 신뢰성을 확보하게 된다.

사출성형해석 업그레이드를 위한 몰덱스3D (11)   이번 호에서는 몰덱스3D(Moldex3D)의 최신 버전인 2020 버전에 대한 내용을 소개한다.   ■ 임영빈 | 씨테크시스템 Moldex3D 사업부의 기술영업 담당으로 근무하고 있으며 다양한 고객사 기술지원 및 프로젝트 업무를 담당하고 있다. 이메일 | yyb098@citek.co.kr 홈페이지 | www.citek.co.kr   이번 호에서는 3월에 출시된 몰덱스3D의 최신 버전인 몰덱스3D 2020을 살펴본다. 먼저, OS에 대하여 먼저 알아 보겠다. <표 1>은 몰덱스3D와 호환되는 OS 정보이다. 현재 윈도우 64비트에 모두 호환된다. 리눅스에서는 해석만 가능하고 전/후처리(Pre/Post)는 윈도우에서 가능한 것으로 보인다.   표 1. OS 호환 Platform OS Remark Windows / x86-64 Windows 10 Windows 8 Windows 7 Windows Server 2012 R2(*) Windows Server 2016 Moldex3D 2020 is certified for Windows 10 *: Update to KB2919355 or newer version requied Linux / x86-64 CentOS 6 CentOS 7 RHEL 6 RHEL 7 SUSE Linux Enterprise Server 12 Linux Platform is used for caculation resources only. Moldex3D LM, pre-processor and post-processor do not support Linux platform   솔버 성능 개선 몰덱스3D 개발사에서는 솔버(Solver) 성능에 대하여 꾸준히 연구를 해 왔으며 현재까지 많은 성능 개선을 이루고 있다. 해석 시간에 대한 개선은 <그림 1>과 같다. 이전 버전에 비하여 전체적으로 약 30%까지 성능 개선이 된 것으로 보인다. 개발사에서는 최신 CPU를 활용하여 해석해 볼 때 해석시간이 상당히 단축되는 것을 확인할 수 있었다.   그림 1. 해석 시간 비교