사출-구조 연계 해석을 위한 매핑 알고리즘 개발 연구

Abstract

용융된 수지가 금형 내부를 채울 때 작용하는 사출압이 과도하게 발생하는 경우 버와 같은 결함을 발생하여 생산성을 저하시키고 금형 수명을 단축하게 된다. 또한, 인서트 부품을 삽입하여 제품을 생산하는 경우 사출성형 중 발생되는 높은 압력으로 인한 내부 금속 인서트 부품의 변형이 중요한 문제로 대두되고 있다. 이러한 결함을 방지하려면 성형 중에 발생하는 압력에 의한 금형 변형을 예측할 필요가 있으며 이를 위해 사출-구조 연계 해석이 필요하게 되었다. 제품에 발생하는 사출압력이 금형 혹은 인서트에 미치는 영향을 쉽게 분석하기 위하여 제품에 대한 사출성형 해석 결과 중에서 압력 값을 제품과 공유하는 금형 혹은 인서트의 유한 요소 타입에 상관 없고, 동일 좌표 값을 갖지 않더라도 압력 결과를 매핑 할 수 있는 알고리즘을 독자적으로 개발하여 해석 결과 값을 금형 혹은 인서트에 정확하게 전달하여 구조 해석용 입력 파일을 자동으로 생성할 수 있는 전용 프로그램을 개발하였다. 이렇게 개발된 매핑 알고리즘은 사출 제품과 다른 유한 요소(삼각형, 사면체, 육면체, 프리즘 등)를 갖는 구조 해석용 유한요소에도 적용이 가능하며, 구조 해석용 유한 요소가 해석 시간 단축과 요소의 품질을 향상 시키기 위하여 사출 제품에 비하여 큰 크기의 요소를 갖더라도 해석 결과를 효율적으로 전달 할 수 있도록 하였다. 이렇게 개발된 알고리즘을 테스트 형상과 인스트루먼트 패널(Instrument Panel), 커넥터(Connector) 등의 실 제품에 적용하여 신뢰성을 검증하였다.