초록 ▼

핵심기술
▫ 폴리우레탄 복잡 제품을 시뮬레이션을 통해 공적 최적화하고 이를 3D 프린팅 기술과 연계하여 금형 제작
▫ 복잡형상 대형 몰드제조 기술
◦ PLA 몰드 제조를 위한 하이브리드 적층제조기술
◦ 금형 제조를 위한 PLA 패턴 하이브리드 적층제조 및 금속 주조기술

최종목표
▫ 전산모사/하이브리드 AM 통합형 프로비스 플랫폼 구축
◦ 다공성 폼 프로비스 플랫폼 프로토 타입 구축
◦ 우레탄 폼 시뮬레이션 기술
◦ 3D 프린팅을 이용한 금형 RP/RM 요소기술
◦ 시뮬레이

핵심기술
▫ 폴리우레탄 복잡 제품을 시뮬레이션을 통해 공적 최적화하고 이를 3D 프린팅 기술과 연계하여 금형 제작
▫ 복잡형상 대형 몰드제조 기술
◦ PLA 몰드 제조를 위한 하이브리드 적층제조기술
◦ 금형 제조를 위한 PLA 패턴 하이브리드 적층제조 및 금속 주조기술

최종목표
▫ 전산모사/하이브리드 AM 통합형 프로비스 플랫폼 구축
◦ 다공성 폼 프로비스 플랫폼 프로토 타입 구축
◦ 우레탄 폼 시뮬레이션 기술
◦ 3D 프린팅을 이용한 금형 RP/RM 요소기술
◦ 시뮬레이션-금형 프린팅 연계기술
▫ 최적화된 몰드 디자인으로부터 대형 몰드를 제조하는 기술
◦ 우레탄 제품용 복잡형상 대형 몰드제조 하이브리드 제조기술
◦ 고온 우레탄 몰딩 공정용 금형제조
(하이브리드적층제조+금속주조)

개발내용 및 결과
▫ 폼 성형 시뮬레이터 개발 및 실 공정 해석 정확도 검증
▫ 3D 프린팅 연결모듈 개발
▫ RP 몰드 제작기술 (AM+post-AM) 확보
▫ 제품 디자인-시뮬레이션 메쉬-금형 3D모델-AM 파일 전 과정 파일 변환
▫ 표면 조도 및 치수정밀도 달성을 통한 FDM 기술을 이용한 몰드제조 기술 확보 및 시뮬레이션 연계 제품화
▫ 적층 속도 향상을 통한 쾌속 금형 제작기술
▫ 하이브리드 적층제조기술은 폴리머 적층제조와 CNC 가공의 복합기술
◦ 대용량 적층제조기술 (14x14x30 mm3)을 통해 중대형 제품의 near net shape을 고속으로 적층하는 기술
◦ 정밀도와 표면조도를 산업요구수준까지 충족하는 후공정기술 개발
▫ Pre-AM, 적층제조, CNC 가공 전주기 기술을 통해 다양한 사업화 환경에 대응력을 높이는 기술의 검증
◦ RP 검증과 저온 소량생산용 몰드: PLA 제품을 직접 몰드로 적용
◦ 대량생산과 고온용 몰드: PLA 패턴 제조 및 주조를 통한 금형제조

기술개발 배경
▫ 폼성형 공정을 이용한 부품소재는 각종 단열재 및 내외장재에 매우 폭넓게 사용 → 설계기술 및 생산공정 최적기술에 대한 요구 매우 큼
▫ 폼성형 시뮬레이션 환경의 변화 (단순 포밍⇒ 복합소재 및 복잡공법 적용)
▫ 3D printing 기술은 제품개발 주기/비용 절감과 시제품/소량 생산 시장의 확대 가능
▫ 엔지니어링 솔루션 (프로비스 플랫폼)은 제조산업의 혁신 및 고부가가치화를 견인
▫ 선진기술국가 대비 낮은 제품개발 및 소량시장 대응력을 높이기 위해 적층제조기술을 제품개발 주기에 접목하는 기술을 개발하고 시장에 제공
▫ 현, 적층제조기술은 제조기구상 “생산성과 해상도 반비례 관계”가 있음
◦ 중대형 산업재 생산에 현 FDM 기술을 적용하기 어려움
▫ 생산성과 품질을 동시 만족하기 위해 하이브리드 적층제조기술을 제시
▫ 다양한 몰드 요구조건에 대응하기 위한 생산전략기술의 확보가 요구
▫ 플라스틱 사용규제에 대응한 친환경 소재기반 (PLA) 적층제조기술

핵심개발 기술의 의의
▫ 폼성형 시뮬레이션 관련기술을 통해 주관기업에서 글로벌하게 독보적인 기술력을 보유하게 되고, 실험 검증 및 연계 기술 확보를 통한 세계적 기술 우위 선점.
▫ 폼성형 제품 및 몰드 제작시 3D 프린터와 연결하는 최초의 레퍼런스 확보
▫ 복잡형상의 몰드를 적층제조기술을 이용하여 제작하는 기술
▫ 대형 압출적층제조 장비를 이용하여 대형 출력물을 제조
◦ 세계 최초 기술인 대형 하이브리드 적층제조기술을 적용
▫ 기존의 폴리머 압출식 적층제조가 가지는 크기, 생산성, 품질 한계 극복
◦ 하이브리드 기술을 통해서 FDM의 한계를 극복
▫ 폴리머 몰드제조, 패턴제조와 함께 금속 몰드 제조를 위한 연계기술 확보
▫ 시뮬레이션 기술의 실물제조 연계의 생산성을 검증 (RP, RM 검증)

적용 분야
▫ 폴리우레탄 기반 폼성형 제품에 공통적으로 적용 가능
◦ 적용제품: 자동차/가전제품/수송기기/화학플랜트 등의 폼 부품
◦ 얇아지고 복잡한 단열재의 미충전 예측 및 적정 주입량 예측
◦ Crash Pad, Jounce bumper, 단열재 등의 주입 공정 최적화
◦ Crash Pad 및 Iso Pad의 최종 제품 밀도 예측으로 감성품질 및 흡음성 예측
◦ Seat Foam의 2종 원액 주입 경로 및 주입량 결정 및 제품 표면 결함 예측
◦ 원액 누설 위치 예측 및 누설 방지를 위한 최적 공정방안 도출
→ 빠른 시제작 금형제조 및 부품 성형 가능성 판단
▫ 대형 폴리머 제품의 제조
▫ 폴리머 몰드 제조
▫ 금속 몰드제조를 위한 패턴 제조

(출처 : 최종보고서 초록 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 15
• 목차 ... 18
• 제 1 장 서론 ... 19
• 제 1 절 과제의 개요 ... 19
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 29
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 29
• 제 2 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 33
• 제 3 절 수행 결과의 보안등급 ... 38
• 제 4 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 38
• 제 3 장 결 과 ... 39
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 39
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 64
• 제 3 절 고용 창출 효과 ... 66
• 제 4 절 자체보안관리진단표 ... 66
• 제 4 장 사업화 계획 ... 67
• 제 1 절 시장 현황 및 전망 ... 67
• 제 2 절 사업화 계획 ... 73
• 제 3 절 향후 추가 기술 개발 계획 ... 76
• 부록. 상세기술개발보고서 ... 77
• PART I: 폴리머 특성평가 ... 78
• PART II: 폴리머 압출식 적층제조기술 ... 87
• PART III: FDM-CNC 하이브리드 적층제조장비를 이용한 몰드제조 ... 98
• 끝페이지 ... 121