형상적응형 금형냉각회로 자동최적설계 방법 연구

Abstract

사출성형제품의 외관에 곡면이 많아지면서 단순한 직선형 냉각회로만으로는 충분한 냉각효율을 달성하기 어려워졌다. 이를 보완하고자 제품 표면을 따라가면서 냉각관이 배치되는 형상적응형 냉각회로가 등장하였다. 그러나 설계에 대한 명확한 기준이 없는 상황이므로 본 연구에서는 형상적응형 냉각회로를 자동으로 최적설계할 수 있는 진화형 설계 방법론을 개발하였다. 유동의 정체현상을 방지하기 위하여 Murray의 연구를 사용했으며 생성되는 냉각관은 제품에서 방출되는 열량을 일정한 크기로 구분한 각 영역의 중심점을 따라가면서 생성되도록 하였다. 냉각회로는 자동최적화를 위해 사출성형 해석 프로그램과 상용최적화 프로그램을 연동 시켰다. 또한 최적설계에서 금형온도조절기 펌프의 성능곡선을 제한조건으로 설정하여 현실적인 면을 고려하였다. 개발된 방법론을 시험형상과 실제품에 적용한 결과, 냉각회로가 진화를 통해 최적화가 진행되어 목적함수인 제품 온도의 평균편차값이 효율적으로 감소됨을 확인하였다. 유동정체 현상은 Fluent를 사용하여 검증하였다. 본 연구에서 개발된 방법론을 중대형 제품 설계에 적용함으로써 냉각효율이 높은 형상적응형 냉각회로의 설계를 빠르고 쉽게 할 수 있을 것으로 기대한다.