펠티어 소자를 이용한 사출금형 몰드베이스의 냉각시스템 개발에 관한 연구

Abstract

본 논문에서는 플라스틱(Plastic) 성형품을 생산하기 위해 사출성형공정 중 냉각공정에 대해 전통적인 수냉 방식을 탈피하고, 펠티어(Peltier) 소자를 금형 몰드 베이스(Mold base) 측면에 부착하여 금형온도 제어방식을 전기적 신호로 한다. 이는 금형의 가열과 냉각 그리고 균일한 온도를 정밀하게 제어할 수 있는지 연구하였다. Autodesk Moldflow S/W를 사용하여 금형의 온도를 분석하였다. 펠티어(Peltier) 소자의 용량 및 흡열성능이 저하 될 것을 고려하여 금형에 적용 가능하고 열전달 효율이 높은 금속재료를 비교, 분석하였다. 성형품을 생산하기 위한 1 사이클(Cycle) 동안 금형의 냉각온도를 분석하였고, 금형의 온도변화가 일어나면서 성형품의 온도 변화를 검토해 보았다. 금속재료별 열잘달이 빠르게 될 수록 성형품이 미치는 영향을 고려 하였으며, 성형품의 고화시간에 따른 생산 사이클 타임(Cycle time)을 예측 할 수 있고, 성형품의 열전달이 빠르게 이루어질 때 성형품의 변형 결과를 비교, 분석하여 성형품의 품질을 고찰해 보았다. 전통적인 냉각방식에 대한 구조적, 재질적으로 많은 연구가 이루어져 왔지만, 전통적인 냉각방식을 탈피한 연구는 많지 않았다. 본 논문에서는 사출성형해석을 통해 펠티어(Peltier) 소자를 몰드 베이스(Mold base)에 부착하여 금형의 온도 제어의 타당성을 검증하고, 새로운 개념의 사출금형 시스템(System)을 정립하고자 한다.; In this thesis, During the injection molding process to produce plastic moldings in the cooling process, a peltier device is attached to the side of the mold base to make the mold temperature control system an electrical signal. Therefore, I studied whether it was possible to accurately control the heating and cooling and uniform temperature of the mold. The mold temperature was analyzed using Autodesk Moldflow S/W. In consideration of the decrease in capacity and endothermic performance of Peltier elements, metal materials which are applicable to the mold and have high thermal conductivity were analyzed. Analyze the cooling temperature of the mold during one cycle to produce the molded article, the temperature change of the mold occurred, and the temperature change of the molded product was studied. As the heat transfer coefficient by metal material gets faster, the influence of the molded products is taken into consideration, production cycle time can be predicted according to the solidification time of the molded product, deformation of the part was observed even when the heat was rapidly transferred to the part. Much study has been done on the structure and materials of traditional cooling systems, but many studies can not escape from the traditional cooling method. In this thesis, a peltier device is attached to the mold base of the mold through injection molding analysis, and the validity of temperature control of the mold is verified. I hope that a new concept of injection molding system will be established.