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사출성형에서의 금형온도 제어기술

전문가 제언: ○ 최근 사출성형 기술을 응용하여 마이크로나 나노 스케일의 미세패턴 전사에 대한 연구가 활발하다. 미세한 패턴의 전사를 사출성형으로 수행할 경우, 고품질의 성형품 외관과 고도의 형상 치수정밀도를 얻기 위해서는 금형온도의 제어가 매우 중요하다. 금형온도의 조절방법으로는 통상적인 가열, 유도가열, 단열재복합 금형 등이 이용되고 있다.

○ 근년 가전제품이나 자동차 및 IT 기기부품은 가볍고 작으면서도 유연성이 있는 것에 대한 요구가 커짐에 따라 부품에 대한 정밀도가 더욱 중요해지고 있다. 그러나 부품의 제조방법으로 많이 사용되는 플라스틱 성형가공법인 사출성형은 성형과정이 금형 내에서 이루어지기 때문에 수지의 용융, 유동, 고화에 이르는 과정의 거동을 눈으로 관찰하기가 곤란하다. 따라서 최적의 성형조건을 결정하기 위해서는 유동해석을 반복하고, 그 결과에 따라 최적의 조건 값을 추정해야 한다.

○ 본 논문에서는 금형온도가 수지의 유동거동에 미치는 영향을 해설하고, 금형온도분포의 편차에 따른 성형품의 외관불량 및 형상치수의 정밀도 저하를 해소할 수 있는 금형온도 제어방법을 제시하였다. 현재 금형온도 제어기술을 도입하여 실용화되고 있는 성형법들은 과도한 설비투자와 함께 높은 리스크가 수반되는 기술이므로 향후 비용 대비 효과를 높일 수 있는 성형법의 개발이 요구된다. 이러한 요구에 대응하기 위해 도입되고 있는 것이 사출성형용 컴퓨터 이용 공학(CAE)이다.

○ 사출성형용 CAE를 이용한 시뮬레이션은 제품설계와 금형설계에서 불량방지를 위한 중요한 조작이다. 그러나 플라스틱 성형에서의 변형거동은 재료물성에 의해서도 큰 변화를 동반하므로 매우 복잡하여 CAE 대응기술에 대해서도 실용상 문제를 고려하면 아직 해결해야 할 과제가 많다. 현재 우리나라의 사출성형 CAE의 보급은 미흡하다. 그 원인은 금형제작사 대부분이 소규모로 부품생산업체로부터 금형제작을 하청받는 구조이기 때문이다. 이론을 바탕으로 한 제품설계 및 금형설계를 위해서는 부품제조업체와 금형제작사의 긴밀한 협력이 매우 중요하다.

저자: Murata Yasuhiko
자료유형: 학술정보