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제조·가공기술을 지원하는 시뮬레이션 기술

전문가 제언: ○ 최근 자동차의 증가에 따라 부각되고 있는 환경문제와 직결된 연비성능의 향상은 차량의 경량화 기술에 의해 해결되어야 할 과제로 지적되고 있다. 이를 위하여 자동차부품에 적용되고 있는 비철금속 합금은 우수한 비강도, 주조성, 기계 가공성, 진동 흡수성 및 초경량화의 추세에 따라 철과 플라스틱을 대체하는 소재로 각광받고 있으며, 비철 금속 합금은 경량화에 의한 에너지 절약 효과로 사용량이 급증하고 있다.

○ 또한 부품의 제조-가공기술 분야에서 생산의 변화에 유연하게 대응할 수 있는 생산라인과 생산준비 프로세스의 구축이 중요한 과제로 대두하게 되었다. 비철 금속 합금의 주요 제조공정인 다이캐스팅은 기계에 의한 자동화율이 높고 양산시의 제조원가 절감, 치수의 정도, 주물 표면의 조도, 생산속도, 대량생산의 가능, 양산성과 고품질을 겸하고 있어 각종 산업제품 및 장식부품의 제조에 널리 사용되고 있다.

○ 금속 주조 시뮬레이션 기법은 1960년대에 미국의 GE사에서 대형주강품의 수축공 예측에 적용하면서 시작되었으며, 처음에는 주철과 알루미늄 합금의 주조에 적용되었다. 다이캐스팅은 수축보다는 탕회 불량과 공기유입(air entrapment)에 의한 불량 발생이 높아 이에 대한 대책으로 금형의 충전 흐름을 개선하기 위하여 1980년대 후반에 주조 시뮬레이션 기법을 적용하기 시작하였다.

○ 주조 시뮬레이션이 다이캐스팅에 적용이 부각된 이유는 다이캐스팅에서 가장 많이 발생하는 결함인 탕류 부족, 탕경(weld line), 가스흡입 은 주입 시의 용융금속의 유동에서 발생하는 현상이므로 이를 주조 시뮬레이션을 통하여 유동과 열을 계산하여 흐름의 상황으로부터 직접 탕경과 공기유입 결함의 예측이 가능하다. 앞으로 자동차설계과정에서 사용되고 있는 다양한 시뮬레이션 프로그램을 적용한 새로운 공정기술의 개발은 확실한 안전성의 보장과 연비성능의 향상을 동시에 달성할 수 있을 것으로 기대된다.

저자: Motoshi Nakamura, Tomio Hayashi, Masahiro Mizutani
자료유형: 학술정보