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문제 정의
- 그러나 최근 국내에서 그 중요성이 인식되어 금형관련 연구들이 추진되었고 현재 금형기술의 국산화가 이루어진 상태이다. 따라서 본 연구에서는 친환경적이면서 미려한 고감성 고분자 플라스틱 외관 부품 성형이 가능한 인서트 필름 사출성형공정 중 vacuum-assisted thermoforming 공정에서 인서트 필름의 변형에 가장 큰 영향을 미치는 인자 중에 하나인 진공금형표면의 온도분포에 대해 조직적으로 살펴보고자 한다. 또한 예열(pre-heating) 및 열성형 과정에서 항상 일정한 금형표면 온도를 유지할 수 있는 방법에 대해 살펴보기로 한다.
- 따라서 본 연구에서는 친환경적이면서 미려한 고감성 고분자 플라스틱 외관 부품 성형이 가능한 인서트 필름 사출성형공정 중 vacuum-assisted thermoforming 공정에서 인서트 필름의 변형에 가장 큰 영향을 미치는 인자 중에 하나인 진공금형표면의 온도분포에 대해 조직적으로 살펴보고자 한다. 또한 예열(pre-heating) 및 열성형 과정에서 항상 일정한 금형표면 온도를 유지할 수 있는 방법에 대해 살펴보기로 한다. 이를 위해 금형설계 단계에서 삼차원 모델링을 수행하고 생성된 Multi-body 모델에 대한 유한요소 열해석을 수행하여 열전달 특성을 평가하였다.
- 따라서 금형의 예열공정단계 및 thermoforming 단계에서 균일한 변형두께 및 정밀한 치수관리를 위해서는 무엇보다도 균일한 금형표면의 온도관리가 필요하다. 본 연구에서는 인서트 필름 사출성형공정에서 그동안 고려되지 못한 진공금형표면의 온도 분포 특성에 대해 살펴보고, 진공성형과정에서 일정한 온도관리가 될 수 있는 방법을 제시하였다. 이를 위해서는 ①제품형상 레이아웃 설계(Design of Layout for Part), ②재료선정(Material Selection), ③ 히터카트리지 배치(Layout Design for HeatCartridge), ④진공회로 구성(Design of Vacuum Path), ⑤예열특성 평가(Evaluation of Pre-Heating), ⑥진공성형시 온도특성분석(Analysis of Temperature under Vacuum Forming Process), ⑦인서트 필름 변형특성분석(Analysis of Strain Characteristics for Insert Film), ⑧온도센서설치 및 히터 카트리지 재배치(Re-construction of Temperature Sensor and Heat Cartridge), ⑨균일온도 제어시스템 구성(Control System for Uniform Temperature), ⑩직·간접 온도균일도 평가(Direct & Indirect Evaluation of Temperature)의 프로세스가 진행되어야 한다.
- 본 연구에서는 친환경적이며 고감성 플라스틱 부품 제작이 가능한 인서트 필름 사출성형공정에서 중요한 공정중의 하나인 인서트 필름의 Vacuum-assisted Thermoforming용 금형의 온도분포 특성에 대해 살펴보았으며, 균일한 표면온도 분포 형성을 위한 방법에 대해 살펴보았다. 일차적으로 설계된 금형구조에 대한 열해석을 수행하였으며, 해석결과분석을 통해 Thermoforming이 가능한 진공금형을 제작하였고, 상호 결과를 비교분석하여 온도차 원인을 규명하였으며, 최종적으로 예열 및 열성형과정에서 항상 일정한 표면 온도 관리를 할 수 있는 진공금형온도제어시스템을 제시하고 구축하였다.
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