3D프린터를 활용한 사출금형 냉각효율 개선에 관한 연구

Abstract

본 논문에서는 사출 성형에서 가장 중요한 부분 중에 하나인 냉각 공정을 3D 프린터(Printer)를 활용한 3D 냉각 라인은 금형의 가열과 냉각을 빠르고 균일하게 제어 할 수 있는지, 또 그 영향으로 인한 제품의 휨 변형(warpage) 및 제품 성형시간 (cycle time)에 미치는 영향을 연구 하였다. 냉각 효율을 고려하여 기존의 냉각라인(Cool)과 3D 냉각 라인을 비교 분석 하였다. 제품의 완성도를 높이기 위해 게이트(Gate) 위치, 냉각, 제품의 형상 등을 고려하여 실제 개발에서 문제가 예상되는 부분을 사전에 예측하고 개선함으로 개발기간 단축, 원가 절감, 품질 향상을 위해 코어테크 시스템 (Coretech system)사의 몰덱스(Moldex) 3D 프로그램을 사용하여 시뮬레이션을 진행하였다. 냉각 라인의 구조에 따라 달라지는 냉각시간 및 제품의 휨과 변형 결과를 비교 분석하여 성형품의 생산성 및 품질 향상을 고찰해 보았다. 금형 냉각에 대해 많은 연구가 이루어졌지만, 가공의 한계 때문에 냉각 라인을 구상하는데 어려움이 많았다. 본 논문에서는 4차 산업혁명 시대의 신기술 중 하나인 3D프린터를 활용한 3D 입체냉각(DMLS)을 통해 그동안 구상하지 못했던 보다 효율적인 냉각 라인(Cooling Line)을 설계하였다. 제품 형상에 맞춰 직선, 곡선을 자유롭게 활용하여 균일한 설계된 냉각 라인 효율성과 효율적인 냉각이 성형문의 품질과 생산성 향상에 얼마나 많은 영향을 끼칠 수 있는지 본 논문에서 연구가 되었다|In this paper, we will discuss whether a 3D cooling line that utilizes a 3D printer can quickly and uniformly control mold heating and cooling, and its effects on the cooling process, which is one of the most important parts of injection molding. The effects of this on product warpage and product cycle time were studied. Considering cooling efficiency, we compared and analyzed the existing cooling line and 3D cooling line. In order to improve the perfection of the product, we can improve development by predicting and improving areas that may cause problems in actual development, taking into consideration things such as gate position, cooling, and product shape. The simulation was carried out using Coretech System's Moldex 3D program to shorten the lead time, reduce costs, and improve quality. We compared and analyzed the cooling time, which changes depending on the structure of the cooling line, and the results of warping in the X, Y, and Z axis directions, and considered improvements in productivity and quality of molded products. Much research has been done on mold cooling, but it has been difficult to envision a cooling line due to processing limitations. In this paper, we designed a more efficient cooling line than was previously possible through 3D cooling using a 3D printer, which is one of the new technologies of the 4th Industrial Revolution era. Freely utilize straight lines and curves according to the product shape, and how uniformly designed cooling line efficiency and efficient cooling can have a great impact on improving the quality and productivity of molded doors. was studied in this paper.