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제안 방법
- 2-2와 같이 도출된 게이트의 위치를 중심으로 먼저 Sprue의 위치를 정하고 수지의 유동 경로를 고려하여 Runner의 방향을 정하였고, 알맞은 크기를 여러 번의 유동해석을 거쳐 Fig 4.와 같이 최적 조건을 도출하였다.
- Gate의 위치는 Ejecting 시의 문제를 고려하여 제품 Rib 보강 부분의 중심위치로 여러 번의 해석을 거쳐 선정하였고, 크기 또한 수지 주입의 효율성을 생각하여 구배를 주어 Fig 3.과 같은 조건을 도출하였다.
- 냉각 속도의 현저한 차이로 인해 생기는 Short shot이나 과도한 수 죽, 등의 문제가 생기므로 본 연구에서는 그런 문제들의 해결방안으로 금형의 온도를 유지 시켜주는 역할을 담당할 간단한 냉각수로를 설계하였다.
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먼저, 적정 게이트의 위치를 해석을 통해 결정하고, 그 위치에 따른 개수, 게이트의 크기 또한 Computer simulation을 통한 해석으로 적정 조건을 찾았다.
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본 연구는 금형설계와 제작의 모든 과정에서 동 시설계(Concurrent Design) 방식으로 진행되었으며, 너무 얇아 현장에서 구현하기 어려운 0.3mm 극박 판 성형을 CAE기술을 통한 유동해석으로 최적의 금형설계 조건, 제품 성형 조건을 찾아내기 위해 수지 선정에서부터 냉각설계까지 수없이 많은 변수를 달리하여 해석을 수행하였으며 그 결과를 금형설계 및 성형에 적용시킴으로써, 최소한의 시행 오차를 통한 고부가가치 제품을 성형할 수 있었으며, 나아가 사출성형 산업에 초정밀박 판사 출금 형설계에 대한 비젼을 제시하였다.
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본 연구는 위와 같은 기술의 일환으로 현장에서 사출 성형하기 어려운 두께 0.3mm 플라스틱 제품을 CAE(Computer Aided Engineering)기술과 동시설계(Concurrent Design)방식을 활용하여 최적 금형 설계, 제작을 하였다.
- 위의 그림에서 보는 것과 같이 Ejector Pin을 제품 자체에 위치시키는 것이 아니라 러너의 콜드 슬 러그 웰 부분에 위치시킴으로써, 제품의 파손과 변형을 방지하고 자국이 외관상 문제가 되지 않도록 설계하였다.
- 유동해석을 통해 도출된 조건을 바탕으로 3매 구성 금형으로 설계하였다.
- 이 성형 조건을 도출하기 위해 Computer Simulation 방법을 사용하였고, 금형 설계과정에서 성형담당자가 함께 참여를 함으로써, 금형 설계의 시행 오차를 감소시켰다.
- 이런 문제점들을 해결하기 위하여 본 연구에서는 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 최적 성형조건을 결정하였으며, 금형 설계에 이를 반영하고, 제작공정과의 긴밀한 의사소통으로 극 박판 사출성형제품을 생산할 때 일어날 수 있는 문제들을 최소화하는데 기여하며, 보다 효율적인 금형설계과 생산공정을 구현할 수 있게 하였다.
대상 데이터
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RC 비행기는 소형 모형 비행기이므로 소재가 가벼워야 하며, 작동을 할 때, Battery 부분에서 열이 발생하는 것 등의 조건을 고려하여 난연 ABS수지와 PC(Polycarbonate) 수지 중에서 유동성이 좋은 재료를 선정하였다.
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더욱이 본 연구의 대상 제품은 0.3mm의 아주 얇은 제품이므로, 도출된 금형 설계의 조건과 함께 시너지효과를 낼 수 있도록 하는 성형 조건의 선정 역시, 중요한 변수 중에 하나이다.
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본 연구의 금형 설계, 제작 대상은 업체에서의 뢰받은 두께 0.3mm인 RC 비행기의 Battery Case이다.
- 선정된 수지 5.는 LG-Chemical의 Lupoy Hi-1002로, 내충격성과 내열성이 강한 재료이다.
- 이 제품은 너무 얇아 현장에서 사출성형하기 불가능했던 제품으로 CAE 유동해석 프로그램인 Mold-Flow로 해석하기 위해 3차원 CAD 시스 템인 Solid-Works로 아래에 Fig.l 과 같이 Modeling 하였다.
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