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사출성형 해석 솔루션 : 3D TIMON
2021-10-18 1,485 8

■ 개발 : TORAY Engineering D Solutions, http://www.3dtimon.com
■ 자료 제공 : 씨에이프로, 02-2081-1870, http://www.caepro.co.kr

 

 

TIMON(타이몬)은 Toray Integrated Molding New System이란 뜻으로, 일본의 TORAY사에서 개발한 사출성형 CAE 시스템이다. 3D TIMON은 Plastics 사출성형 전 과정을 완전 3차원 유한요소(Solid Element)를 이용하여 해석을 수행하는 세계 최초의 상용 시뮬레이션 소프트웨어로써, 정확한 해석결과를 제공한다. 아울러 성형불량의 예측, 대책의 검사, 신제품의 시작 횟수의 단축 등을 통한 Cost Down을 가능케 하는 소프트웨어이다.
3D TIMON은 자동차, 전자, 전기 제품 등 거의 모든 분야에서 플라스틱 성형해석에 사용되고 있으며, 자동 메시(Mesh) 기능을 통해 생성된 솔리드 요소를 이용하여 유동, 보압, 냉각, 변형 및 섬유 배향 등을 해석할 수 있다. 특히 정밀하고 특수한 성형법 (인서트 사출, 이색 사출, 다공정 복합 사출 등)에 대한 해석에 보다 큰 장점이 있다.

주요 특징 
3D TIMON을 개발한 TORAY사는 일본의 종합화학 회사로서 엔지니어링 플라스틱 소재뿐만 아니라 복합재 분야에서 세계적으로 가장 높은 점유율을 가지고 있다. 그런 이유로, 3D TIMON은 복합재를 고려한 성형 해석에 높은 신뢰도를 확보하고 있으며 Short fiber, Long Fiber에 대한 일반사출 성형해석에서부터 Stampable sheet, SMC, BMC 등의 Compression Molding, 그리고 RTM Process에 이르기까지 복합재 성형 공정에 대한 토탈 솔루션을 제공하고 있다.

주요 기능
■ 간편한 자동 Mesh 기능 (Solid Element) 
- Mesh Parameter를 설정하는 것 만으로 자동적으로 Mesh를 생성 
- 다양한 요소를 자동으로 생성, 지원(Tetra, Hexa, Prism)

■ Light 3D Solver (US Patent : 6161057)
- Single layer mesh의 두께 방향으로 가상의 20개 내부 연산점을 자동으로 생성
- 유효한 해석 결과를 얻기 위한 Mesh 수를 극단적으로 줄일 수 있음 (타사대비 1/20 요소수)
- 대형 제품 및 얇은 제품에 대한 쉬운 자동 Mesh와 높은 해석 정확도를 제공

■ 빠른 해석 속도
- CAD 품질에 관계없이 빠르고 강인한 Mesh 및 해석 속도 (타사 대비 1/37시간)
- 효율적인 유동해석 알고리즘 (US Patent : 5835379)
- 높은 사양의 Computing 환경을 요구하지 않음

■ 해석 정확도
- 일반 유동 및 변형 해석에 대해 높은 해석 정확도 제공
- Mechanical Properties (Bending Modulus) 
- Fiber Orientation DFS (Direct Fiber Simulation)
- 복합재의 거동을 직접적으로 해석 (여러 개의 Node를 가진 Beam으로 표현)
- 복합재의 Bending, Breaking 현상 및 밀도 등을 정밀하게 모사
- 사출 및 Composite Press 지원

■ 다양한 요소 Type에 대한 해석지원 
- 솔리드 요소를 사용한 해석뿐만 아니라 Hybrid (Shell+Solid) 요소도 해석 가능 
- 2.5 차원 해석에 있어서의 유동 Conductance을 Solid 요소로 확장하여 단층 솔리드 요소의 해석도 가능 

■ 용이한 구조해석과의 인터페이스 (Interface) 
- 구조해석 전용 S/W와 손쉽게 연계하여 복잡한 현상을 보다 현실적이고 정확하게 해석이 가능
- 섬유 배향, 재료 이방성, 잔류응력, 변형결과 등
- ANSYS, ABAQUS, NASTRAN

■ 다양한 복합재 성형공정에 대한 정밀해석 가능
- Insert (인서트) : 인서트가 포함된 제품에 대한 사출성형 해석
- SMC 공법에서의 인서트 해석 지원
- Multi (이색 사출) : 복합성형(2색 성형) 해석
- Composite Press: 열가소성 소재를 사용한 스탬핑 성형
- RTM: RTM 함침 3D 해석
- 탄소섬유기재(섬유의 방향 Vf)에 따른 함침 특성 측정 서비스 제공

도입 효과
양질의 제품을 얻기 위해서는 최적의 제품구조와 Delivery System(게이트, 런너 디자인) 등이 필요하며, 특히 기능성 자동차 부품, 정밀 부품, 광학 부품 등의 설계에 ‘3차원 성형해석 기법’을 이용하여 단기간에 설계 최적화를 이룰 수 있다. 일반적인 해석 결과뿐만 아니라 제품의 내부에서 발생하는 현상과 이에 관련되는 물성 변화(예: 잔류응력 변화, 제품 내부의 온도/압력/수축 변화)까지도 파악할 수 있으므로, 문제 발생시 원인을 손쉽고 정확하게 판단하여 단기간에 대책을 세울 수 있는 데이터를 제공한다. 마지막으로, 개발 경험이 없고 신기술이 적용되는 복합재 성형 공법(SMC, BMC, RTM)에 대해서도 이미 선진의 기술이 적용된 신뢰도 있는 결과를 통해 신제품, 신공정 개발 기간을 단축할 수 있다.
 

이예지 yjlee@cadgraphics.co.kr


출처 : 캐드앤그래픽스

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