CAE 소프트웨어를 둘러싼 다양한 기술들이 발표되고 업계 지형도 변화하고 있다. 10월 16일 캐드앤그래픽스 CNG TV는 11월 10일 개최되는 CAE 컨퍼런스 2023의 프리뷰 방송으로 CAE 소프트웨어의 방향성과 향후 전망, 전세계 트렌드에 대해 소개한다. 또한 디지털 트윈과 AI의 접목으로 변화해 나가는 시뮬레이션 기술 트렌드에 대해서도 다루어볼 예정이다. 이번 방송에는 이종수 교수(연세대학교), 이승찬 대표(씨투이에스) , 이승훈 본부장(한국알테어)이 출연하여 CAE 분야의 다양한 트렌드에 대해 의견을 나눌 예정이다.  상세내용은 홈페이지에서 볼 수 있다.

애니폼의 성형해석 프로세스   애니폼(AniForm)은 복합소재의 성형성을 예측하는 해석 프로그램이다. 지난 호에서 애니폼의 특징을 소개한데 이어, 이번 호에서는 애니폼의 해석 프로세스 및 구조해석과의 연계 방법을 살펴본다.   ■ 김영주 | 씨투이에스 코리아의 선임연구원으로 복합재 구조/성형 해석에 대한 교육, 기술지원, 컨설팅을 하고 있다. 이메일 | yjkim@c2eskorea.com 홈페이지 | www.c2eskorea.com   일반적으로 연속섬유를 활용한 복합소재 제품을 제조하기 위해서는 타깃 부품 선정, 금형 제작, 생산공정 설계의 과정을 거치게 된다. 각 단계는 서로 분리되어 있지만 상호 의존적인 관계에 있다고 할 수 있다. 여기서 성형해석은 생산공정을 거쳐 완제품을 제조했을 때 발생되는 주름 및 다양한 불량 원인을 미리 예측하여 금형 또는 생산공정의 다양한 변수들을 수정함으로서 결함이 없는 완제품을 생산할 수 있도록 도와준다는 점에서 매우 중요한 과정 중 하나이다.   그림 1. 제품제조 프로세스 및 성형해석의 목적   애니폼(AniForm)은 복합소재 중에서도 연속섬유를 활용한 제품성형 공정을 구현할 수 있는 성형해석 프로그램으로, 제품 제조공정을 해석적으로 구현하여 완제품에 발생되는 다양한 불량을 미리 파악할 수 있게 해 준다. 이후 해석결과를 바탕으로 금형을 수정하거나 다양한 공정변수들을 조정하여 검증함으로써 결함이 없는 완제품을 생산할 수 있도록 도와준다. 이와 같이 성형해석의 궁극적인 목적은 해석적 접근을 통해 금형 및 공정의 수정을 최소화하여 생산비용과 공정시간을 감소시킴과 동시에, 복잡한 형태의 제품을 높은 품질로 생산할 수 있게 해주는 것이다. 애니폼은 쉬운 사용자 인터페이스와 정확한 해석 결과를 제공하기 때문에 자동차 또는 항공우주 산업에서 널리 사용되고 있다.

애니폼의 특징과 기능   복합소재(Composite Materials)는 두 종류 이상의 소재를 결합하여 약점을 보완하고 새로운 기능을 부여하여, 각각의 물질보다 더 좋은 물성을 나타내는 소재를 말한다. 복합소재는 강화재 (Reinforced)와 모재(Matrix)로 구성되어 있으며, 강화재와 모재의 함침 비율에 따라 복합소재의 기계적 성질이 달라지는 특성이 있다. 이에 따라 적합한 함침 비율을 찾는 것이 중요하다.   ■ 이왕화 | 씨투이에스 코리아의 선임연구원으로 복합재 구조/성형 해석에 대한 교육, 기술지원, 컨설팅을 하고 있다. 이메일 | whlee@c2eskorea.com 홈페이지 | www.c2eskorea.com   복합소재 중에서도 연속섬유(continuous fiber)는 기계적 특성 및 경량화 효율은 우수하지만 수지의 유동 및 성형 공정에 대한 예측의 어려움이 있다. 애니폼(AniForm)은 주요 공법인 PCM(Prepreg Compression Molding) 및 드레이핑(Draping) 공정에 대한 해석을 쉽게 세팅할 수 있고 정확한 결과를 예측할 수 있는 소프트웨어이다.        그림 1. 복합소재의 구성 및 섬유의 종류와 특성   애니폼은 네덜란드의 AniForm Engineering BV에서 개발한 복합소재 성형해석 프로그램으로 ‘Anisotropic Forming’의 약자이다. 트벤테 대학(University of Twente)의 스핀오프 회사로 시작하였으며, 주요 복합재료에 관련된 업체들과 애니폼으로 구성된 네트워크가 점차 활성화 되면서 이들은 지난 몇 년 동안 애니폼 프로그램의 질적, 양적인 성장을 지원했다. 또한 TPRC(Thermoplastic Composites Research Center) 연구센터와 긴밀한 협력과 컨소시엄으로 복합소재 성형 해석에 대한 다양하고 우수한 레퍼런스를 만들어내고 있다. 애니폼의 사명은 처음부터 올바른 복합재 성형 프로세스를 구현을 가능하게 하는 시뮬레이션 도구를 제공하여 우주항공, 자동차 산업 및 소비자 제품에 이르기까지 모든 산업 분야에서 복합 소재의 광범위한 적용을 지원하는 것이다. 복합 재료는 기존 소재로는 실현할 수 없는 가벼운 디자인을 구현하는 데 사용할 수 있다. 사람들은 효율적인 디자인을 가능하게 하기 위한 올바른 도구와 자원이 필요하다. 애니폼은 이러한 도구를 제공할 수 있는 능력이 있고 최신 복합소재 부품 개발 트렌드를 유지할 수 있도록 시뮬레이션 제품을 지원한다.

HyperMesh에서 Laminate Tools 활용 및 PlyMatch 소개 Laminate Tools(라미네이트 툴즈)는 복합소재 구조의 설계, 분석, 제조를 통합하는 소프트웨어이다. 이번 호에서는 하이퍼메시(HyperMesh)에서 Laminate Tools의 활용 및 PlyMatch에 대해 소개한다. ■ 이왕화 | 씨투이에스 코리아의 선임연구원으로 복합재 구조/성형 해석에 대한 교육, 기술지원, 컨설팅을 담당하고 있다.이메일 | whlee@c2eskorea.com홈페이지 | www.c2eskorea.com 1. 드레이프 시뮬레이션을 위한 Laminate Tools의 통합  그림 1. 하이퍼메시 환경에 통합된 Laminate Tools 하이퍼메시(HyperMesh)의 라미네이트 도구를 사용하여 드레이프 시뮬레이션(Drape Simulation)을 활용할 수 있다. ■ 요소 재료 시스템에 대한 섬유 각도의 변화와 드레이프 각도 변화의 분포 생성■ 각 플라이의 두께 변화■ 몰드 위에 놓기 전에 제작해야 하는 플라이의 평평한 모양

복합재 제조를 위한 Draping 해석 솔루션 Laminate Tools Laminate Tools(라미네이트 툴즈)는 복합소재 구조의 설계, 분석, 제조를 통합하는 소프트웨어이다. 이번 호부터 2회에 걸쳐 Laminate Tools의 기능과 특징, 활용방법에 대해 살펴본다. ■ 이왕화 | 씨투이에스 코리아의 선임연구원으로 복합재 구조/성형 해석에 대한 교육, 기술지원, 컨설팅을 담당하고 있다.이메일 | whlee@c2eskorea.com홈페이지 | www.c2eskorea.com Laminate Tools(라미네이트 툴즈)는 복합소재 구조의 설계, 분석, 제조를 통합하는 혁신적인 소프트웨어 제품이다. 플라이(ply) 정의를 위한 높은 수준의 드레이핑(Draping) 시뮬레이션 기능을 기반으로 FE 분석 및 제조 데이터 생산을 위한 전/후처리기(Pre & Post Processor)이다. 영국의 Anaglyph(애너글리프)는 Laminate Tools 외에도 PlyMatch, LAP, CoDA 등의 장비 및 프로그램을 개발하고 있다. 1991년 이래로 전 세계 수백 명의 복합소재 전문가가 입증한 핵심 기술을 포함하고 있다. 초기 복합재료 소재의 초기 형상에서부터 제조 시 결함이 예측되는 부분(주름, 찢어짐)을 미리 확인함으로써 빠른 제품 설계 시간의 단축 및 시행착오를 절감할 수 있다. Laminate Tools의 특징  그림 1   그림 2   ■ Laminate Tools는 솔리드웍스, 나스트란, 앤시스, MSC 파트란, 피맵, 아바쿠스, 하이퍼웍스, 파이버심(FiberSIM) 등 업계 표준 인터페이스와 호환이 가능하다.■ 플라이 기반의 물리적 특성을 반영하는 라미네이트의 신속하고 정확한 특성 파악이 가능하다.■ 정확한 매뉴팩처링 데이터를 생성한다.(플라이 플랫 패턴)■ 강력한 복합 소재 시각화 기능을 제공하며 단순히 설계를 검토하고 복합재 속성을 검토해야 하는 번거로운 부분을 쉽고 정확하게 해결할 수 있다.

다양한 제조업 분야에서의 KTEX 활용 사례 KTEX는 충격, 탄도, 폭발 또는 폭발과 같은 고속 현상을 나타내는 유한요소 시뮬레이션 및 복합재료거동 시뮬레이션에 특화되어 있는 솔루션이다. 현재 복합소재를 전략산업으로 하는 기계산업, 자동차 산업, 탄소산업 그리고 향후 복합소재 연구개발을 필요로 하는 산업군에서 모델을 개선하기 위해 제조 공정에서 복합 재료거동을 고려한 도구가 필요하다. KTEX 제품군은 이러한 요구를 충족시키면서 재료법(material laws)을 개선하고, 시뮬레이션과 현실의 차이를 줄여 나갈수 있는 방향을 제시하고자 한다. ■ 연재순서 제1회 왜 KTex Family인가 제2회 다양한 제조업 분야에서의 KTex 활용 사례 ■ 이왕화 | 씨투이에스 코리아의 선임연구원으로 복합재 구조/성형 해석에 대한 교육, 기술지원, 컨설팅을 맡고 있다. E-mail | whlee@c2eskorea.com 홈페이지 | www.c2eskorea.com KTEX 제품군은 제조 공정 중 복합 재료의 거동을 분석하는 솔루션이며 KTEX Pattern, KTEX Layup, KTEX Winding 및 KTEX Woven Property 등 네 개의 모듈로 구성되어 있다. 복합재료 원사(yarn) 크기 또는 중간규모(meso scale)에서 작동하며 최적화 및 제조 공정의 특수 부품을 처리할 수 있어, 제조 공정이 복합 재료에 미치는 영향과 함께 합성 직물의 분석 및 최적화 기능을 제공한다. ■ KTEX Pattern : 주어진 직조의 정확한 형상을 모델링 ■ KTEX Layup : 레이업 과정에서 직조된 거동을 시뮬레이션 ■ KTEX Winding : 권선 과정에서 직조를 시각화 ■ KTEX Woven Property : 주어진 직조에 대해 균질화된 기계적 성질을 계산 그림 1. KTEX 제품군 개발사인 CEDREM은 2008년에 Karine Thoral-Pierre 박사가 설립하여 방위 산업 엔지니어링 분야뿐만 아니라 ECA 및 프랑스 국립 과학 연구 센터(CNRS : Center National de la Recherche Scientifique) 분야에서 10년 이상의 경력을 쌓았다. 충돌, 탄도 충격, 폭발, 폭발 등과 같은 역동적인 현상에 영향을 받는 복합 구조 및 복합재료를 전문으로 하는 CEDREM의 연구 엔지니어 팀은 물리학, 전자기학, 재료, 기계, 유체 역학, 폭발, 탄도학 및 수치 시뮬레이션의 모든 측면에서 전문 지식을 제공하고 있다. 기사 상세 내용은 PDF로 제공됩니다.

왜 KTEX Family인가 K T E X는 충격, 탄도, 폭발 또는 폭발과 같은 고속 현상을 나 타 내 는 유 한 요 소 시 뮬 레 이 션 및 복 합 재 료 거 동 시뮬레이션에 특화되어 있는 솔루션이다. 현재 복합소재를 전략산업으로 하는 기계산업, 자동차 산업, 탄소산업 그리고 향후 복합소재 연구개발을 필요로 하는 산업군에서 모델을 개선하기 위해 제조 공정에서 복합 재료거동을 고려한 도구가 필요하다. K T E X 제품 군은 이러한 요구를 충족시키면서, 재료법( m a t e r i a l l a w s )을 개선하고 시뮬레이션과 현실의 차이를 줄여 나갈수 있는 방향을 제시하고자 한다. 이왕화 E-mail | whlee@c2eskorea.com 홈페이지 | www.c2eskorea.com 씨투이에스 코리아의 선임연구원으로 복합재 구조/성형 해석에 대한 교육, 기술지원, 컨설팅을 맡고 있다. KTEX 제품군은 제조 공정 중 복합 재료의 거동을 분석하는 솔루션이며 4개의 모듈로 구성되어 있다. 복합재료 원사(yarn) 크기 또는 중간규모(meso scale)에서 작동하며 최적화 및 제조 공정의 특수 부품을 처리할 수 있어, 제조 공정이 끼치는 영향과 합성 직물의 분석과 최적화를 제공한다. ■ KTEX Pattern : 주어진 직조의 정확한 형상을 모델링 ■ KTEX Layup : 레이업 과정에서 직조된 거동을 시뮬레이션 ■ KTEX Winding : 권선 과정에서 직조를 시각화 ■ KTEX Woven Property : 주어진 직조에 대해 균질화된 기계적 성질을 계산 그림 1. KTEX 제품군 개발사 CEDREM CEDREM은 2008년에 Karine Thoral-Pierre 박사가 설립하여 방위 산업 엔지니어링 분야뿐만 아니라 ECA 및 프랑스 국립 과학 연구 센터(CNRS : Centre Nationa l de la Recherche Scientifique)에서 10년 이상의 경력을 쌓았고, 충돌, 탄도 충격, 폭발, 폭발 등과 같은 역동적인 현상에 영향을 받는 복합 구조 및 복합재료를 전문으로 한다. CEDREM의 연구 엔지니어 팀은 물리학, 전자기학, 재료, 기계, 유체 역학, 폭발, 탄도학 및 수치 시뮬레이션의 모든 측면에서 전문 지식을 제공하고 있다. KTEX Family 모듈 소개 KTEX Pattern 경사(wrap) 및 위사(weft yarns) 단면치수, X, Y, Z 방향의 원사들 사이의 공간치수, 위빙 패턴을 설명하는 인터레이스 맵(Interlacement map) 등을 입력하여 1D, 2D, 3D 등 모든 차원에 대한 직물을 정확하게 모델링할 수 있는 기능을 제공한다. KTEX Pattern GUI는 테이블(Table) 형태로 되어 있고, 각 라인마다 직물(fabric)을 정의하고 'Name Column'에 고유의 이름을 부여할 수 있다. 'Weave Column'에서 weaving pattern을 선택할 수 있고, 고유의 패턴이나 주문 제작된 패턴도 설정 가능하다.'Section column'에서는 직물의 단면(cross-section) 형상을 정의하고, 'Wrap angle column'을 통해서 기본값이 90도로 고정된 직물을 회전시킬 수 있다. 'Material Column'에서는 직물의 재료를 선택하고, 나머지 'Shape', 'Length', 'Width' column에서는 특별한 직물의 형태를 설정할 수 있다.