금형충진시뮬레이션을통한사출성형파트제작의시간절약, 비용절감, 품질개선방법백서 요약 고품질플라스틱사출성형파트를경쟁사보다빠르고비용효율적으로제작하는것이야말로오늘날글로벌시장의주요성공요인이라할수있습니다. 설계자, 금형제작자, 제조전문가들이제조요구사항의충족을위해느리고비싼프로토타입반복작업및테스트주기를이용하는대신 SOLIDWORKS Plastics 금형충진시뮬레이션소프트웨어를사용하면제조가능성에맞게파트를최적화하고품질을개선하도록툴링을가다듬고주기를단축해제조비용을절감할수있습니다. SOLIDWORKS Plastics 솔루션은비용과시간이많이드는프로토타입반복작업이아닌소프트웨어로파트설계, 금형제작또는사출성형생산관리등의사출성형과제를해결할수있기때문에제품개발및제조목표를꾸준히달성할수있습니다.
사출성형성능개선의필요성 소비자가전제품부터자동차, 아동용완구, 의료기기에이르는거의모든유형의제품개발에서플라스틱재질의부품사용이계속늘고있습니다. 수십년전부터시작된이같은경향이지속된데에는여러가지이유가있습니다. 플라스틱파트는일반적으로제작하기에상대적으로저렴하고금속처럼녹슬거나부식되지않습니다. 플라스틱은기존재료보다중량이가볍고유연하기때문에보다복잡한패턴및형상과정교한표면의성형이가능합니다. 즉, 오늘날갈수록늘고있는제조업체의제품개발요구를충족하기에플라스틱이훨씬더적합합니다. 하지만플라스틱부품생산에참여한다면플라스틱파트제조가금속설계보다더어렵고복잡하다는사실을알것입니다. 오늘날제품에쓰이는 80% 이상의플라스틱파트가액화상태의플라스틱재료를금형에주입하고냉각 / 응결한후성형된파트를꺼내는사출성형을요합니다. 사출성형은여러가지면에서과학보다는예술에가깝습니다. 제조결함이없는사출성형파트를생산하려면시간, 온도, 압력, 재료, 툴링또는파트설계의변형이복합적으로작용해야합니다. 설계자, 금형제작자, 제조전문가들이다음과같은모든변수의균형을맞춰야만우수한품질의파트를제작할수있습니다. 파트지오메트리가구배및벽두께요구사항을충족하나요? 사출 / 냉각 / 방출주기가얼마나길어야하나요? 재료, 냉각채널, 금형의최적온도는얼마일까요? 올바른충진 / 보압압력은얼마이며특정파트에사용할적합한재료는무엇인가요? 특수한인서트, 부작용, 추가사출게이트, 특수 2 차공정또는고유한냉각채널설계를사용하면파트품질이개선되거나주기를단축할수있을까요? 이같은질문의답을얻고우수한품질의파트를생산하기위한기존접근방식은비효율적이고비용이많이들며통합이이루어지지않아느리고비싼설계반복작업과테스트주기를가져옵니다. 따라서그로인해플라스틱사용의타당성과제조업체의경쟁력이떨어질수밖에없습니다. 파트설계자는금형제작자의전문성에의지해반복작업을진행하는경우가많은데파트의제조가능성, 산업설계의균형조정, 제조고려사항을평가하는데에는많은시간이소요됩니다. 금형제작자가자신의경험과전문성을발휘해금형을개발하더라도여전히시간과비용이늘어나는시행착오적인반복작업을마친후프로토타입금형을제작해금형성능을검증해야합니다. 생산주기최적화를담당하는제조전문가는설계자및금형제작자와함께반복작업을자주수행해야합니다. 안타깝게도이단계에서파트품질개선은어려우며주로금형재작업을통해서만해결됩니다. 금형의가격은천만원부터 1 억원을웃도는경우도있으며, 금형재작업에는비용과시간이많이소요됩니다. 오늘날의글로벌경제에서는설계자, 금형제작자, 제조전문가가세계각지에분산되어있고서로다른언어를사용한다는사실로인해이과정은한층더복잡해집니다. 예를들어미국설계자, 중국금형제작자, 멕시코제조업체등사출성형작업이전세계에흩어져진행되는경우가과거에비해흔해졌습니다. 이같은상황에서비롯된시간및언어의장벽은사출성형과제의해결을더욱어렵게만듭니다. 이장벽을극복하기위해가장필요한것은설계자, 금형제작자, 제조전문가가비싼프로토타입금형주기에의존하지않고가상시뮬레이션환경에서보다효율적이고도효과적으로협업할수있는공통의정확한사출성형시뮬레이션플랫폼입니다. 금형충진시뮬레이션을통한사출성형파트제작의시간절약, 비용절감, 품질개선방법 1
금형프로토타입제작을통한기존사출성형설계및툴링개발 사출성형제품설계, 사출성형개발, 파트제작에대한기존접근방식은비용과시간이많이소모되는프로토타입 제작반복작업에의존합니다. 플라스틱부품설계 금형제작자가프로토타입제작을통해추가설계제조가능성문제발견 설계자가설계변경 금형제작자가프로토타입금형개발 / 테스트 금형제작자가프로토타입제작을통해추가설계제조가능성문제발견 설계자가추가설계변경 금형제작자가프로토타입금형개발 / 테스트 금형제작자가금형문제발견 금형제작자가금형설계변경 금형제작자가추가금형문제발견 금형제작자가추가금형설계변경 금형제작자가제조부서에최종금형전달 제조부서에서샘플제작 제조부서에서주기단축을위한변경제안 제조부서에서샘플제작 생산 금형충진시뮬레이션을통한사출성형파트제작의시간절약, 비용절감, 품질개선방법 2
사출성형시뮬레이션을통한사출성형설계및툴링개발 빠르고정확한사출성형시뮬레이션을통해더효과적으로협업하고정확하고효율적으로사출성형제품을설계 및개발하고파트를제작할수있으며시간이절약되고비용도절감됩니다. 금형설계 사출성형시뮬레이션으로제품품질문제해결 플라스틱부품설계 금형설계및도면 툴링제조 사출성형시뮬레이션으로파트지오메트리의제조가능성개선 사출성형시뮬레이션으로주기및공정최적화 제조부서에서샘플제작 생산 금형충진시뮬레이션을통한사출성형파트제작의시간절약, 비용절감, 품질개선방법 3
공정중발생하는사출성형과제 원본설계자부터금형제작자및생산담당자까지사출성형파트및툴링의개발과생산에참여하는모든전문가들은각자의과제에직면하게됩니다. 저마다다른관점, 초점, 특정유형의문제를갖고있습니다. 설계자는파트의모양과느낌, 즉설계의미적요소를고민합니다. 금형제작자는품질고려사항과씨름하며자신의도구로허용가능한파트를생산하고자합니다. 제조담당자는생산이최대한원활하고효율적으로진행되기를바랍니다. 관점과역할은각기다르지만플라스틱시뮬레이션환경을이용할경우사출성형프로세스에참여하는모두가그혜택을누릴수있습니다. 제조가능성문제에직면한설계자 처음에는형태, 맞춤, 기능등설계요구사항에집중하지만특히사출성형플라스틱파트의경우설계자가특정설계의제조가능성을평가해야할필요성이커집니다. 지오메트리를대량제조후조립하여판매했을때수익이나지않는다면제아무리아름답고우아한설계라도비즈니스가치가없습니다. 도구로구배각도및벽두께를확인할수있더라도설계자는보통금형제작자의권고와프로토타입금형으로실시한반복테스트의결과를의지합니다. 이같은테스트는잠재적제조문제범위를최소화해주지만시간과비용이늘어납니다. 결과 사출성형파트에서품질문제가생길가능성이높으며이러한문제는생산단계전에해결해야하므로파트및툴링설계에서예정에없던반복및수정작업이발생하기마련입니다. 제조결함은사출성형성능에영향을주는각종변수의조합과관련된다양한이유로발생합니다. 예를들어파트에나타나는물결모양때문에포테이토치핑 (potato-chipping) 이라고불리는파트변형의경우파트를금형에서꺼낸후파트가변형되면서발생합니다. 금형을완전히충진하지않으면에어트랩, 싱크마크, 플로마크가파트에나타날수있습니다. 설계자가파트축소에대해동의했나요? 구획선또는웰드라인 ( 금형의다른파트가만나는위치 ) 이원하는위치에있나요? 금형충진시뮬레이션을통한사출성형파트제작의시간절약, 비용절감, 품질개선방법 4
커뮤니케이션을요하는협업 설계자는사출성형파트의다양한제조결함을없애고제조파트너와함께생산을최적화해야하기때문에툴링및제조담당자와효과적으로협업해파트의산업설계를지나치게해치지않는선에서제조가능성과관련된사항을변경해야합니다. 언어및시간장벽으로인해이러한작업이복잡해질수있으며설계자는금형제작자및생산담당자와함께수차례의설계반복작업과관련된비용및지연을확실히이해해야합니다. 하지만미래를예측할수없기때문에설계자는금형제작및제조파트너의전문성에과도하게의존하는경향이있으며그결과예정에없던반복작업이생겨추가지연및예기치못한비용이발생합니다. 사례 ECCO(Electronic Controls Company) 는세계최대규모의긴급경고시스템제조업체로고품질의사출성형플라스틱파트개발사업에주력하고있습니다. 상업용차량에사용되는후방경음기와경고등, 비상차량에사용되는적색 / 파란색경고등은일반적으로실외에서사용되므로모든형태의기상조건에노출되게됩니다. ECCO는이러한기상조건에서는부식될염려가없는플라스틱파트를사용하는것을선호합니다. 경고등렌즈의경우광학부품에적합한플라스틱을사용하는것이관건입니다. SOLIDWORKS Professional 및 SOLIDWORKS Premium 설계소프트웨어와 SOLIDWORKS PDM Professional 제품데이터관리시스템을사용해생산성향상을실현한후 ECCO에서는 SOLIDWORKS Plastics Professional 사출성형시뮬레이션소프트웨어를구입해플라스틱파트의제조가능성을개선하였습니다. ECCO의기계설계엔지니어 John Aldape씨는 2012년전까지당사는사내금형제작자를통해사출성형문제를부분적으로찾아내고해결했습니다. 하지만유리-충전나일론경고인클로저 ( 울타리 ) 에서곡면붙이기문제가발생하였을때금형충진시뮬레이션기능을사용해보기로했습니다. 금형제작자가작업을반복하는대신금형이어떻게충진되고니트라인이어떻게나타나는지개별적으로평가해보고싶었기때문입니다. 라고회상합니다. ECCO는사용하기쉽고플라스틱의금형충진과정을시뮬레이션해제조가능성문제를방지해줄수있는이유로 SOLIDWORKS Plastics 솔루션을선택했습니다. SOLIDWORKS Plastics Professional 소프트웨어를구현하면서 ECCO에서는금형제작자와의반복작업이최소화되었고, 금형관련생산문제가사라졌고, 사출성형에맞게파트가최적화되었으며, 렌즈광학성능및제품의미적요소를개선했습니다. 사례전문은여기에서확인할수있습니다. ECCO 고객사례 비용절감에대한압박에시달리는금형제작자 경쟁력확보를위해금형제작자에게우수한품질의사출성형파트를최대한빠르고저렴하게생산하는툴링을개발하라는압박이점차커지고있습니다. 물론, 숙련된금형제작자는특히단순한파트지오메트리일수록파트제조가능성및사출성형생산과관련된변수변경시의영향에대한폭넓은지식을보유하고있습니다. 그렇지만제아무리숙련된금형제작자라하더라도설계자가제품에온갖혁신및정밀기술을적용하려고애쓰는동안완전한흠없는파트를생산할수있는정확한사출성형변수조합을찾을때까지일련의프로토타입금형을제작하고수많은샘플을만들어야합니다. 금형충진시뮬레이션을통한사출성형파트제작의시간절약, 비용절감, 품질개선방법 5
필요한프로토타입금형의수 특정파트지오메트리의제조가능성에대한판단력과금형에서꺼낼때지지해줄보강대의최소두께등에대한지식을자부하는베테랑금형제작자라하더라도사출성형프로세스를구성하는데필요한프로토타입금형의정확한개수또는소요시간및비용은확실하게예측할수없습니다. 본격적인실물생산에앞서고품질샘플을생산해최종금형설계의성능을검증하는것외에도일반적으로금형제작자는최종금형설계및특정사출방법에도달하기위한시행착오적인프로토타입연구를실시해야합니다. 사출게이트직경최적화, 게이트의가장유리한위치찾기, 냉각채널성능개선또는특수 2 차공정사용등을위해서는시간과반복작업이추가로소요됩니다. 설계와품질감도의조화 금형제작자들은사출성형파트설계자와마찬가지로커뮤니케이션및협업이라는과제에직면해있습니다. 이들은제조가능성문제로인해원래파트설계지오메트리를변경해야하는이유를설명할수있어야합니다. 그래서사출성형툴링기업에는프로토타입금형주기가확립되어있습니다. 최초설계를그대로따를경우발생할결함및품질문제를입증해설계변경의정당성을제공할수있기때문입니다. 설계자들은특히변경사항이설계의미적요소에부정적인영향을미칠경우자신이애써만든파트설계를변경해야하는이유를알고싶어합니다. 우수한품질의파트제작을원하는금형제작자와자신의설계에따른제조를원하는설계자를조정하기위해서는프로토타입금형주기가유일한방법인경우가많습니다. 주기단축을요청받는제조담당자 금형제작자로부터최종금형을받고나면제조담당자도생산측면에서도구를평가하여추가적인제조문제의발생없이주기를단축할수있는그밖의수정사항이있는지판단해야합니다. 한번에 5 십만 ~1 백만개의파트를제조하는경우파트당냉각시간을 1~3 초정도만줄여도엄청난시간및비용절약효과를거둘수있습니다. 하지만금형제작자와마찬가지로제조담당자도금형내부의상황에대해서는알수없기때문에샘플및테스트에의지해도구가우수한품질의파트를생산함을확인하거나금형에추가재작업이필요한지파악해야합니다. 신속한생산에필요한금형재작업여부 제조담당자는우선이금형, 재료, 사출방법으로우수한품질의파트를생산할수있느냐라는질문에답해야합니다. 생산담당자의금형성능검증은매우중요한단계로서이를거치지않을경우수백만개의불량파트가제조될수도있습니다. 금형제작자가수행하는프로토타입제작과마찬가지로, 제조담당자는샘플을가동해파트의구조적취약점, 대형파트의원치않는변형, 종횡비가큰피처를가진파트의재현불량이없는지확인해야합니다. 역시시행착오접근방식을사용해생산속도를높일수있지만결국에는생산가속화로금형재작업비용보다많은액수를절감할수있는지판단해야합니다. 금형충진시뮬레이션을통한사출성형파트제작의시간절약, 비용절감, 품질개선방법 6
사출성형툴링최적화 특정사출성형의생산주기최적화를위해생산담당자는금형의냉각시간을변경하거나충진및보압중사출압력을높이거나낮추는등다양한방법을시도할수있습니다. 주기단축을위한노력의일환으로금형냉각시스템의온도를조정할수도있습니다. 하지만설계자및금형제작자와마찬가지로정말필요한것은금형내부상황을보여주고파트를제작하지않고도변수변경의영향을파악할수있는공통의금형충진시뮬레이션환경입니다. 이같은공통플랫폼이마련되면언어및시간의장벽에상관없이설계자및금형제작자와의협업도개선할수있습니다. 사례 CAMLS(Center for Advanced Medical Learning and Simulation) 에서는의료기기제조업체와의협업을통해첨단시뮬레이션기술과연구및혁신을결합해의료부문의발전을실무에적용하고있습니다. 예를들어 CAMLS는 Cooper Surgical, Inc. 와협업하여자궁강윤곽및나팔관소통을검사해잠재적가임력을파악하는초음파검사, 초음파-자궁난관조영술 (sono-hsg) 을시행하는새로운기기를개발하였습니다. 기존장비처럼조영제및개별적절차를사용하는대신 ABBI (Air Based Bubble Infuser) 에서는기포를주입한염류용액을사용하는데이같은접근방식덕분에환자는고통과불편이덜하고의사는한번의절차만으로두검사를수행할수있습니다. CAMLS에서는프로젝트에 SOLIDWORKS Plastics 시뮬레이션소프트웨어등의 SOLIDWORKS 솔루션을사용해기기하우징 / 핸들을생산하는데사용할사출성형을최적화했습니다. 사출성형전문가가 SOLIDWORKS Plastics 소프트웨어를사용해싱크마크및니트라인의표현을최소화하는게이트위치를파악했습니다. 라고선임엔지니어, Mario Simoes는말했습니다. 시뮬레이션을통해기기를금형에더오랜시간, 높은압력에두면서위치결정에필요한데이터를얻은덕분에싱크마크를허용수준으로제한할수있었습니다. SOLIDWORKS 도구는시간을절약하는동시에품질도개선할수있습니다. SOLIDWORKS 솔루션을사용한 CAMLS는개발시간을 30% 단축하고, 출시기간을앞당기고, 품질을개선했으며, 생산금형성능을최적화했습니다. 사례전문은여기에서확인할수있습니다. CAMLS 고객사례 SOLIDWORKS PLASTICS 사출성형시뮬레이션및해석으로사출성형툴링개발간소화 파트설계자, 금형제작자, 생산담당자등사출성형파트및툴링의개발과생산에참여하는모두가 SOLIDWORKS Plastics 시뮬레이션및해석소프트웨어를이용해프로세스간소화에기여할수있습니다. 공통의시각적인사출성형시뮬레이션환경에서언어장벽을극복하고보다효과적으로협업하여프로토타입제작, 테스트실시, 샘플제작으로인한지연및비용발생없이파트제조가능성을평가하고금형설계를검증하며사출성형툴링을최적화할수있습니다. 금형충진시뮬레이션을통한사출성형파트제작의시간절약, 비용절감, 품질개선방법 7
설계자를위한사출성형시뮬레이션 SOLIDWORKS Plastics Standard 솔루션을사용하면플라스틱파트설계자가설계단계초기에사출성형파트의제조가능성을평가할수있습니다. 사출성형프로세스를시뮬레이션하여금형충진과정, 에어트랩또는보이드 ( 공동 ) 발생여부, 구획선 / 웰드라인위치를이해할수있습니다. 이도구를사용하면제조수정이필요없는설계를작성할수있어금형제작자와수차례반복작업을진행할필요가사라지며세계각지의금형제작자및제조담당자와협의할수있습니다. 금형제작자를위한사출성형시뮬레이션 SOLIDWORKS Plastics Professional 소프트웨어는금형제작자에게가상시뮬레이션환경에서프로토타입금형반복작업을쉽고정확하게수행할수있는방법을제공합니다. 단일및다중캐비티와스프루, 러너, 게이트등의제품군금형레이아웃을빠르게만들고해석할수있어기존방법보다훨씬효율적이고도경제적으로고품질툴링을제공할수있습니다. 최대사출압력요건및기계크기를결정하고러너시스템의균형을맞추고주기시간, 클램프톤수, 샷크기를추정할수있으므로피드시스템설계를최적화하고높은비용의금형재작업을방지하며설계및제조의주요담당자와의지속적인보고도가능합니다. 금형충진시뮬레이션을통한사출성형파트제작의시간절약, 비용절감, 품질개선방법 8
제조전문가를위한사출성형시뮬레이션 SOLIDWORKS Plastics Premium 소프트웨어는제조전문가에게사출성형툴링을최적화하는데필요한고급시뮬레이션기능을제공합니다. 추가도구를사용하면간단하거나복잡한성형냉각라인레이아웃을설계및해석할수있고, 냉각시스템설계를최적화하여주기시간을최소화하고제조비용을절감할수있으며, 파트지오메트리, 금형설계, 재질선택및처리파라미터를최적화하여성형파트변형을줄이거나없앨수있습니다. 이소프트웨어로금형내부상황을예측할수있어자신이발견한사실을설계자및금형제작자와공유함은물론회사의시간과비용을절약해줄변경사항의타당성을밝힐수있습니다. 사출성형최적화를통한경쟁력확보 오늘날플라스틱부품을포함하고있는성공적인제품이점점늘고있고플라스틱사용경향이계속커지고있습니다. 이에따라제조업체가 SOLIDWORKS Plastics 시뮬레이션기술을활용하면사출성형파트및툴링개발주기를단축하는동시에사출성형파트의품질을개선할가능성이늘어나큰경쟁력을얻을수있습니다. 제조요구사항의충족을위해기존프로토타입금형의반복작업및테스트주기를시행하여지연및비용을계속감내하는대신 SOLIDWORKS Plastics 시뮬레이션소프트웨어를활용하면제조가능성에맞게파트를최적화하고품질을개선하도록툴링을가다듬고주기를단축해제조비용을절감할수있습니다. SOLIDWORKS Plastics 사출성형시뮬레이션소프트웨어는파트설계자, 금형제작자또는사출성형제조전문가에상관없이업무성과향상과여러당면과제해결에도움을줄수있습니다. SOLIDWORKS Plastics 소프트웨어를사용하면시간절약, 비용절감, 품질향상, 커뮤니케이션개선, 협업워크플로지원을통해조직의성공에지속적으로기여할수있습니다. SOLIDWORKS Plastics 소프트웨어를통해사출성형개발및생산공정을개선하는방법을자세히알아보려면 www.solidworks.co.kr/plastics 를방문하거나전화 1 800 693 9000 또는 1 781 810 5011 로문의하세요. 12 개산업부문을지원하는 3DEXPERIENCE 플랫폼은당사의주력브랜드애플리케이션으로다양한산업솔루션경험을제공하고있습니다. 3DEXPERIENCE 로대표되는다쏘시스템은기업과개인고객에게지속가능한혁신을위한가상세계를제공합니다. 세계최고수준의솔루션은제품설계, 생산및지원방식에변혁을일으키고있습니다. 다쏘시스템의협업솔루션은가상세계를개선할수있는가능성을높여소셜이노베이션을촉진합니다. 다쏘시스템은전세계 140 여국가의모든산업부문에서 19 만곳이상의고객들에게새로운가치를창출해주고있습니다. 자세한내용은 www.3ds.com/ko 을참고하십시오. 2016 Dassault Systèmes. All rights reserved. 3DEXPERIENCE, Compass 아이콘및 3DS 로고, CATIA, SOLIDWORKS, ENOVIA, DELMIA, SIMULIA, GEOVIA, EXALEAD, 3D VIA, 3DSWYM, BIOVIA, NETVIBES, 및 3DEXCITE 는미국및 / 또는기타국가에서다쏘시스템또는그자회사의상표또는등록상표입니다. 기타다른상표는각소유자에게소유권이있습니다. 다쏘시스템또는그자회사의상표를사용하려면해당회사의명시적인서면에의한승인을받아야합니다. MKPLAWPKOR1015 아시아태평양 Dassault Systèmes ThinkPark Tower 2-1-1 Osaki, Shinagawa-ku Tokyo 141-6020 JAPAN 미주 Dassault Systèmes 175 Wyman Street Waltham, MA 02451 USA 대한민국 Dassault Systèmes Korea Corp. +82 (0)2 3270 8500 infokorea@solidworks.com