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.
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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