긴 금형 사이클로 생산성이 제한되던 자동차용 덕트 사출성형 공정의 효율을 개선했습니다.
금속 3D 프린팅 기반 컨포멀 냉각 채널 적용을 통해 기존 직선형 냉각 채널 대비 온도 편차를 86% 감소시켰습니다.
비효율적인 냉각 채널 설계로 인한 높은 온도 편차
컨포멀 냉각 금형은 오랜 기간 사출성형 업계가 안고 있던 문제를 최신 기술로 해결합니다. 많은 사출성형 부품은 곡면 형상을 가지지만, 기존 금형 인서트의 냉각 채널은 드릴 가공으로 제작되기 때문에 직선 형태로만 구현할 수 있습니다. 그러나 금속 3D 프린팅과 고성능 설계 소프트웨어의 등장으로 냉각 채널 설계 방식이 변화하고 있습니다. 이를 통해 제품 형상에 따라 최적화된 냉각 채널을 구현할 수 있게 되었으며, 금형 전반에 걸쳐 더욱 균일한 냉각이 가능해졌습니다. 그 결과 생산 시간을 단축하고, 제품 뒤틀림을 줄이며, 수율 향상에도 기여할 수 있습니다.
컨포멀 냉각 채널 내부의 냉각수 흐름을 보여주는 설계 모델 (이미지 제공: Oqton)
컨포멀 냉각 채널을 적용한 금형 개선
B&J Specialty의 정보기술 및 3D 프린팅 매니저인 Jarod Rauch는 해당 자동차용 덕트가 컨포멀 냉각 설계를 적용하기에 적합한 사례라고 판단했습니다.
정확한 시뮬레이션으로 성능 예측
기존 금형 설계와 컨포멀 냉각 채널을 적용한 신규 설계를 비교 시뮬레이션한 결과, 온도 분포가 크게 개선된 것으로 나타났습니다. 특히 공정 중 온도 편차를 86% 감소시킬 수 있는 것으로 예측되었습니다.
컨포멀 냉각 채널이 적용된 금형 인서트의 3D 프린팅 제작
B&J Specialty 엔지니어들은 Oqton의 3DXpert 소프트웨어와 3D Systems의 ProX DMP 300 금속 3D 프린터를 활용해 마레이징강(maraging steel) 소재의 금형 인서트를 제작했습니다.
생산성의 획기적인 향상
벤치마크 테스트 결과, 컨포멀 냉각 채널이 제공하는 더욱 균일한 냉각 효과를 통해 사이클 타임을 단축할 수 있었으며, 전체 생산 처리량은 30% 향상되었습니다.
B&J Specialty의 Jarod Rauch가 컨포멀 냉각 채널이 적용된 사출금형 인서트의 설계 및 제작 과정을 설명하고 있습니다.
