초록

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본 연구에서는 미세 무광부식 패턴을 갖는 HD Switch Panel 부품을 설계하고 금형을 제작하였다. 이를 위하여 사출성형 Simulation(CAE)을 이용하여 사출성형 공정의 문제점과 부품의 변형량을 예측 하였다. 또한 금형표면의 가열온도와 실제 금형온도의 비교함으로써 공정변수 조절을 통한 사출성형 조건의 최적화를 달성할 수 있었다. 한편, 순간금형표면가열을 이용한 성형기술인 E-MOLD를 적용하여 자동차 내장부품용 HD Switch Panel을 제작하였고, 전자현미경과 원자현미경을 이용한 표면 평가를 통하여 무광부식 패턴의 전사율 향상으로 인한 무광 특성이 향상됨(2.5이상$\rightarrow$1.5~1.7)을 확인하였다.

본 연구에서는 미세 무광부식 패턴을 갖는 HD Switch Panel 부품을 설계하고 금형을 제작하였다. 이를 위하여 사출성형 Simulation(CAE)을 이용하여 사출성형 공정의 문제점과 부품의 변형량을 예측 하였다. 또한 금형표면의 가열온도와 실제 금형온도의 비교함으로써 공정변수 조절을 통한 사출성형 조건의 최적화를 달성할 수 있었다. 한편, 순간금형표면가열을 이용한 성형기술인 E-MOLD를 적용하여 자동차 내장부품용 HD Switch Panel을 제작하였고, 전자현미경과 원자현미경을 이용한 표면 평가를 통하여 무광부식 패턴의 전사율 향상으로 인한 무광 특성이 향상됨(2.5이상$\rightarrow$1.5~1.7)을 확인하였다.

AI 본문요약

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• 연구 방법
• 연구 결과

제안 방법

• E-MOLD 온도조절기에서 설정온도를 나타낼 때 열화상촬영기를 이용하여 실제 금형온도를 측정하였고, 금형온도 편차에 대한 분석 결과는 표 5에 나타내었다.
• 제품개발 전 문제점 및 변형량 예측을 위해, 전산모사 프로그램을 이용하였다. Pro-Engineer Wildfire 2.0을 이용하여 HD Switch Panel의 제품설계를 하였고, 성형해석을 위해 MAPS-3D를 이용하여 해석에 필요한 Model을 완성하였다. 그림 1은 HD Switch Panel의 제품 디자인과 분석모델 디자인을 나타낸 것이다.
• 광택도는 주사광원으로 LED(880㎚)를 이용하고, Gloss 60°를 기준으로 하여 측정하였다.
• 기존방법인 일반사출의 경우 자동차 내장부품의 광택 개선을 위한 방법으로 유광부식 패턴을 무광부식 패턴 처리 시 도장 및 감싸기(표피재) 공정의 추가로 인한 원가상승 및 VOC_s 함량 증가로 인한 환경문제 등의 애로사항이 있어 이를 개선하기 위해 Cross exp model을 이용하여 검증용 수지의 최적 Grade를 결정하였고, 미세 무광부식 패턴을 갖는 HD Switch Panel 부품을 설계하고, 금형을 제작하였다. 이를 위하여 사출성형 Simulation(CAE)을 이용하여 사출성형 공정의 문제점과 변형량을 예측함으로써 웰드라인 및 제품의 변형량은 성형품 구조에 따른 유동 흐름 방향과 사출조건에 영향을 받는 것을 알 수 있었다.
• HD Switch Panel의 제작을 위한 E-MOLD 금형은 금형의 고정측만 가열하는 단면가열 방식으로 되어 있으며, 전열장치(마이크로 히터, 센서)를 이용한 금형가열 시 가열코어만을 가열하게 되는데 사출 성형 시 E-MOLD 제어기에서 설정하는 가열온도만큼 열이 가열코어에 전달되어야 성형품의 표면 불량률을 감소시킬 수 있고, 무광부식패턴의 전사성을 향상시킬 수 있다. 따라서 금형가열 온도조건과 실제 금형 온도를 비교를 통한 공정변수의 최적화를 위해 열화상 촬영기(FLIR, ThermalCAM 675)를 이용하였다.
• 본 연구에서는 자동차 내장부품 설계 및 사출성형 Simulation을 이용하여 사출성형 공정의 문제점과 변형량을 예측하였고, 공정변수 최적화를 위해 금형 표면의 가열온도와 실제 금형온도의 비교하였다. 또한 무도장 및 무표면 결함 사출성형기술(E-MOLD)을 적용하여 제작된 HD Switch Panel의 무광부식패턴의 전사성과 광택도를 평가하였다.
• 본 연구에서는 자동차 내장부품 설계 및 사출성형 Simulation을 이용하여 사출성형 공정의 문제점과 변형량을 예측하였고, 공정변수 최적화를 위해 금형 표면의 가열온도와 실제 금형온도의 비교하였다. 또한 무도장 및 무표면 결함 사출성형기술(E-MOLD)을 적용하여 제작된 HD Switch Panel의 무광부식패턴의 전사성과 광택도를 평가하였다.
• 일반사출성형 및 E-MOLD로 성형된 HD Switch Panel을 이용하여 무광부식 패턴의 전사성 및 광택도를 평가하였다. 전사성은 비접촉 방식인 SPM(PSIA, XE-100)과 주사전자현미경(JEOL, JSM-5310)을 사용하였고, 광택도 평가는 광택측정기(HORIBA, IG-320)를 사용하였다.
• 제품개발 전 문제점 및 변형량 예측을 위해, 전산모사 프로그램을 이용하였다. Pro-Engineer Wildfire 2.

대상 데이터

• CAE 해석을 위해 사용된 수지는 PP(Prime Polypro, J-950HP), ABS(Starex, HG-0760)을 이용하였고, 해석 조건은 표 1과 같다.
• 기존의 자동차 내장부품의 광택 개선 방법인 도장 및 감싸기(표피재) 공정을 개선하기 위해 HD Switch Panel의 시제품 제작 시 무도장 및 무표면 결함 사출 성형기술(E-MOLD)을 적용하였다. 사출성형기는 직압식 수평형 타입(현대, SPE-250)을 사용하였고, 수지는 PP(Moplen, EP640R)와 ABS(Starex, HG-0760GP)를 사용하였다. 금형온도는 표 3의 Case 1(일반사출)과 3(E-MOLD)으로 설정하였으며, 다른 공정변수는 표 4와 같이 설정하였다.

이론/모형

• 기존의 자동차 내장부품의 광택 개선 방법인 도장 및 감싸기(표피재) 공정을 개선하기 위해 HD Switch Panel의 시제품 제작 시 무도장 및 무표면 결함 사출 성형기술(E-MOLD)을 적용하였다. 사출성형기는 직압식 수평형 타입(현대, SPE-250)을 사용하였고, 수지는 PP(Moplen, EP640R)와 ABS(Starex, HG-0760GP)를 사용하였다.
• 사출성형공정은 플라스틱 제품을 저비용으로 대량 생산할 수 있는 장점이 있지만 금형 제작 후에도 제품을 생산하기까지 금형 수정이 빈번하게 요구되어 제작비용 및 제작기간이 증가하는 단점이 있어 제품에 대한 재현성 확보가 어렵다. 따라서 플라스틱 제품개발에 필요한 재료, 제품설계, 금형설계, 성형의 문제점을 사전에 방지하여 시행착오를 줄임으로써 제품성능 및 성형성을 향상시키기 위해 사출성형 Simulation(CAE)을 적용하였다.[3,4]
• 일반사출성형 및 E-MOLD로 성형된 HD Switch Panel을 이용하여 무광부식 패턴의 전사성 및 광택도를 평가하였다. 전사성은 비접촉 방식인 SPM(PSIA, XE-100)과 주사전자현미경(JEOL, JSM-5310)을 사용하였고, 광택도 평가는 광택측정기(HORIBA, IG-320)를 사용하였다.

성능/효과

• 그림 4와 5는 PP+MB(3%), ABS로 제작된 성형품의 표면을 원자현미경과 주사전자현미경을 측정한 이미지를 나타낸 것으로 일반사출 방식과 E-MOLD 방식에 따른 무광부식 패턴의 전사성을 비교하였다. 비교 결과, E-MOLD 방식으로 성형 시 기존 공정보다 전사성이 향상되어 무광부식 패턴의 전사율을 개선하였다.
• 함량 증가로 인한 환경문제 등의 애로사항이 있어 이를 개선하기 위해 Cross exp model을 이용하여 검증용 수지의 최적 Grade를 결정하였고, 미세 무광부식 패턴을 갖는 HD Switch Panel 부품을 설계하고, 금형을 제작하였다. 이를 위하여 사출성형 Simulation(CAE)을 이용하여 사출성형 공정의 문제점과 변형량을 예측함으로써 웰드라인 및 제품의 변형량은 성형품 구조에 따른 유동 흐름 방향과 사출조건에 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 또한 금형표면의 가열 온도와 실제 금형온도의 비교함으로써 공정변수 조절을 통한 사출성형 조건의 최적화를 달성할 수 있었다.
• 또한 금형표면의 가열 온도와 실제 금형온도의 비교함으로써 공정변수 조절을 통한 사출성형 조건의 최적화를 달성할 수 있었다. 한편, 순간금형표면가열을 이용한 성형기술인 E-MOLD를 적용하여 자동차 내장부품용 HD Switch Panel을 제작하였고, 전자현미경과 원자현미경을 이용한 표면 평가를 통하여 무광부식 패턴의 전사율 향상으로 인한 무광 특성이 향상됨(2.5이상→1.5～1.7)을 확인하였다.

후속연구

• 이를 위하여 사출성형 Simulation(CAE)을 이용하여 사출성형 공정의 문제점과 변형량을 예측함으로써 웰드라인 및 제품의 변형량은 성형품 구조에 따른 유동 흐름 방향과 사출조건에 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 또한 금형표면의 가열 온도와 실제 금형온도의 비교함으로써 공정변수 조절을 통한 사출성형 조건의 최적화를 달성할 수 있었다. 한편, 순간금형표면가열을 이용한 성형기술인 E-MOLD를 적용하여 자동차 내장부품용 HD Switch Panel을 제작하였고, 전자현미경과 원자현미경을 이용한 표면 평가를 통하여 무광부식 패턴의 전사율 향상으로 인한 무광 특성이 향상됨(2.

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