축열용량 기준 영역분할을 통한 사출금형 냉각회로 자동설계 방법연구

Abstract

현재 사출성형 CAE 프로세스에서는 냉각회로의 설계와 검증이 이루어지지 않은 상태에서 금형가공이 이루어져 성형품의 품질을 보장 할 수 없는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 선행연구에서는 오프셋 프로파일(Offset profile)방법을 이용한 냉각회로 최적설계 자동화 프로그램을 개발하였다. 선행연구의 자동화 프로그램을 자동차 범퍼에 적용하여 우수한 결과의 표면 온도표준편차를 얻을 수 있었지만 두께 값의 변화가 있는 곡률이 큰 제품에서 상하금형의 온도차가 크게 나타나는 결과를 얻었다. 따라서 본 연구에서는 이러한 제한점을 극복하기위하여 제품의 두께 변화에 적절한 자동화 프로그램을 고안하였다. 자동화 프로그램의 알고리즘은 영역을 분할 한 후 각 영역의 열량에 따른 냉각을 하는 축열용량 기준 영역분할 방법을 사용하였다. 분할된 영역에 대한 냉각점과 제품의 거리에 대한 기초연구를 통하여 이를 자동화 프로그램에 적용하였다. 이를 통해 선행연구의 실험계획법을 통한 최적화계산시간을 줄일 수 있어 더욱 빠르게 냉각해석 및 검증을 할 수 있어 실제 금형설계과정에 빠르게 적용할 수 있을 것으로 기대된다. 추가로 본 자동화 프로그램은 실무에서의 사용가능성을 높이기 위하여 금형의 블록화와 금형 내 가공가능성을 확인 및 가공 데이터를 생성 할 수 있는 기능을 추가하였다. 설계된 냉각회로가 블록화 된 금형에 대하여 가공가능 여부를 판단하고 불가능할 경우 자동수정을 할 수 있는 기능 또한 추가하였다. 대형제품군인 자동차 범퍼와 중소형제품군인 자동차 헤드램프 베젤에 적용한 결과 선행연구와 유사한 표면온도표준편차를 얻을 수 있었으며, 히스토그램과 면적분포율을 통한 정량적인 분석을 통하여 자동화 프로그램을 적용가능성을 확인 할 수 있었다.