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Success Story

사이클 시간 단축 및 제품 품질 개선을 위한 Conformal Cooling Analysis를 통한 사출 성형 최적화

사이클 시간 단축 및 제품 품질 개선을 위한 Conformal Cooling Analysis를 통한 사출 성형 최적화

Customer challenge

광성기업㈜은 1983년 창립이래 끊임없는 제품 및 기술개발로 한국 자동차 산업과 함께 발전하였으며, 우수한 품질과 생산력을 바탕으로 국내 자동차 메이커는 물론 글로벌 메이커에 제품을 납품하고 있습니다. 지금도 품질과 기술력을 바탕으로 해외 유명 자동차 메이커와 협력관계를 넓혀 나가고 있는 회사입니다. 해당 업체는 자동차 부품의 생산성 향상 및 품질 향상을 위해 다양한 방법을 구상하고 있었으며, 최근 사출 성형품의 형상을 그대로 냉각 구현이 가능한 Conformal Cooling을 통해 금형의 온도를 일정하게 유지하는 프로세스를 구축하는 연구를 진행하였습니다. 냉각을 건드릴 가공법이 아닌 적층으로 구현하기 위해 다양한 형상 및 공정을 분석 및 검증하고 최적화를 위해 Autodesk Moldflow의 Conformal Cooling Analysis를 활용해야 했지만 메시 방법과 공정 설정이 어려워 구체적인 방법론을 구축하고, 오류 해결하는 방법을 찾아야 했습니다.

Project goals

사이클 시간 단축 및 제품 품질 개선을 위한 Conformal Cooling Analysis를 구현하는 방법을 구축하고, 오류 발생시 해결 방법을 확보하는 것이 목표입니다.

Solution

Conformal Cooling은 형상 적응형 냉각으로 균일한 냉각을 위해 제품 모양을 따르는 채널을 만들고, 금형을 유한 요소로 만들어야 합니다. Conformal Cooling Analysis는 Cool(FEM) 방법으로 해석을 수행해야 오류를 피할 수 있습니다. Conformal Cooling Channel을 유체해석 프로그램인 CFD 솔버를 이용하여 계산하게 되는데 냉각 채널의 유체해석을 진행하여 Moldflow에 결과를 적용하게 됩니다. 그래서 Conformal Cooling Channel은 3D CAD 형상이 필요하고, 메시는 CFD 해석 전용 메시를 생성해야 오류를 회피할 수 있습니다. 또한 제품에 인서트가 있을 때 금형 메시 오류가 발생할 수 있는데 Stitch기능을 활용하여 금형 영역의 메시를 분명히 만들어낼 수 있습니다. 계산 결과도 일반 유체해석 결과와 동일하게 속도, 온도, 압력이 보여집니다. 제품 메시는 Dual Domain mesh type과 3D mesh type을 지원하며, Channel Beam과 함께 구성할 수 있습니다. Conformal Cooling Channel 계산을 위해 사용되는 Solver는 FEM Solver 와 Voxel Solver가 있습니다. FEM Solver는 Autodesk CFD Solver를 사용하고, Voxel Solver는 FEM Solver 보다 더 빠르게 실행되는 대체 CFD Solver입니다. 해석 속도를 개선하기 위해 Voxel Solver를 사용하는 것을 추천합니다.

Business outcome

Conformal Cooling Analysis를 통해 사이클 시간 단축 및 제품 품질 개선 가능성을 사전에 예측할 수 있는 프로세스를 확보했습니다. 특히 해석 구현을 위한 구체적인 방법론이 확보되어 사전에 오류를 피할 수 있었으며 냉각 해석 시간이 너무 오래 걸리는 문제를 Voxel Solver를 활용하여 개선할 수 있게 되었고, Conformal Cooling Analysis를 통한 최적화가 가능하게 되었습니다.

Conclusion

금형 코어 또는 캐비티 형상, 프로파일에 따라 빠르고 균일한 냉각을 수행하는 Conformal Cooling Analysis를 적극적으로 활용할 수 있게 되었습니다. 기계 가공의 한계성을 벗어나 다양한 형태의 채널을 구성할 수 있으며, 성형 사이클 시간의 개선, 온도의 균일성과 변형, 금형 내부 응력, 표면 품질을 개선할 수 있게 되었습니다.

Project summary

    Duration & delivery

  • 30
  • 2021-10-03

    Autodesk solutions

  • Moldflow Insight

    Services provided

  • System & Software Maintenance

    Customer industry

  • Design & Manufacturing
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Sealing 효과에 우수한 EPDM 및 TPV 재료의 사출 및 압축 성형의 Autodesk Moldflow 시뮬레이션 적확성 향상을 위한 방법을 구축

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