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사출 성형의 게이트의 위치와 치수, 런너 시스템의 치수 등은 금형 내부수지의 충전 패턴에 영향을 주기 때문에 성형 제품의 품질과 직결된 중요한 설계 인자이다. 그래서 제품 완성 후 발생하는 변형과 파손, 그리고 강도에 취약한 웰드라인 같은 불량 요인을 줄이기 위해 최적 설계를 도입해 최적의 공정 조건 및 유동 안내부 설계 조건을 구하는 연구가 많이 이루어졌다. 하지만 기존 연구에서는 불량 요인을 최소화하기 위한 설계 인자로 게이트의 개수 또는 위치만 고려하거나 유동 안내부의 치수만을 고려하는 등 사출 공정과 관련된 설계 인자들을 단편적으로 선정한 최적 설계 사례가 많았다. 그래서 본 연구에서는 게이트의 개수와 위치, 유동 안내부의 치수 모두 고려하는 최적 설계를 수행했다. 또한 CAE를 이용한 해석 기술을 바탕으로 해석 절차 자동화를 구현하고, 사출 성형 설계 문제에 적합한 최적 설계 방법을 사용했으며, 본 연구에서 제안하는 설계 절차의 유효성을 입증했다. 우선, 유동 안내부의 ...

사출 성형의 게이트의 위치와 치수, 런너 시스템의 치수 등은 금형 내부수지의 충전 패턴에 영향을 주기 때문에 성형 제품의 품질과 직결된 중요한 설계 인자이다. 그래서 제품 완성 후 발생하는 변형과 파손, 그리고 강도에 취약한 웰드라인 같은 불량 요인을 줄이기 위해 최적 설계를 도입해 최적의 공정 조건 및 유동 안내부 설계 조건을 구하는 연구가 많이 이루어졌다. 하지만 기존 연구에서는 불량 요인을 최소화하기 위한 설계 인자로 게이트의 개수 또는 위치만 고려하거나 유동 안내부의 치수만을 고려하는 등 사출 공정과 관련된 설계 인자들을 단편적으로 선정한 최적 설계 사례가 많았다. 그래서 본 연구에서는 게이트의 개수와 위치, 유동 안내부의 치수 모두 고려하는 최적 설계를 수행했다. 또한 CAE를 이용한 해석 기술을 바탕으로 해석 절차 자동화를 구현하고, 사출 성형 설계 문제에 적합한 최적 설계 방법을 사용했으며, 본 연구에서 제안하는 설계 절차의 유효성을 입증했다. 우선, 유동 안내부의 모델링과 사출 성형 해석은 Moldflow 2013으로 수행했다. 그리고 최적 설계를 진행하기 위해선 게이트 위치 이동에 따른 유동 안내부 모델링 자동화와 해석 절차 자동화가 이루어져야 하는데, 이를 위해 상용 PIDO(Process Integration and Design Optimization) 툴인 PIAnO(Process Integration, Automation and Optimization)를 설계 및 해석 절차를 통합하고 자동화를 수행했다. 최적 설계 방법은 근사모델 기반 최적 설계를 수행했다. 왜냐하면, 본 연구의 설계 대상은 5시간 정도 해석 시간이 소요되기 때문에 적은 횟수의 해석 수행으로 최적의 결과를 구할 수 있는 방법이 필요하기 때문이다. 그래서 충진 실험계획법(Design of Experiments, DOE)의 한 종류인 최적라틴방격추출법(Optimal Latin Hypercube Design; OLHD)을 이용해 해석을 수행할 실험점을 선정하고, 그것을 바탕으로 심한 비선형성을 잘 표현하는 크리깅(Kriging) 모델을 생성했다. 그리고 마이크로 유전자 알고리즘(Micro Genetic Algorithm, Micro-GA)으로 크리깅 모델의 최적해를 구하고 실제 해석을 수행하는 방식으로 진행했다. 본 연구에서 제안하는 설계 절차의 유효성을 입증하기 위해 자동차용 도어트림과 사이드트림을 선정했는데, 도어트림의 경우 목적함수인 사출 압력이 초기 설계 대비 6.9% 감소하는 유동 안내부를 구할 수 있었다. 그리고 사이드트림의 경우 변형의 최대값과 평균값을 초기 설계 대비 각각 36.0%, 22.2% 감소하는 유동 안내부를 구할 수 있었다. 이와 같은 결과로서 본 연구에서 사용한 설계 방법의 유효성을 입증할 수 있었다.

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