섬유 분석을 사용하는 이유

섬유 증강 플라스틱(FRP)은 산업계에서 널리 응용되고 있는 주요 재료로, 중량 변화가 매우 적은 조건에서 플라스틱의 열 및 기계 특성을 증대시킬 수 있습니다. 그 중, 섬유 길이, 섬유 방향 배치 및 섬유 농도는 이러한 특성에 큰 영향을 미칩니다. 섬유 길이를 확대시킴으로써 부품 강도를 크게 향상시킴과 동시에 성형 과정에서 유동 절단으로 유발되는 섬유 방향 배치가 플라스틱의 비등향 성질을 유도합니다. 따라서 제품 품질의 안정성을 유지하기 위해, 섬유 길이 및 방향 배치의 예측은 사용자가 최고의 설계 및 성형 조건을 얻는 데 있어 매우 중요합니다.

Moldex3D 섬유 모듈은 정확한 3D 섬유 방향 배치 시뮬레이션을 제공하여, 사용자가 섬유 증강 부분이 비등향성 수축을 제어하는데에 도움을 줍니다. 섬유 방향 배치가 가져오는 기계 성능 차이도 Moldex3D 섬유 모듈의 시각화 및 분석을 통해 굴곡 예측을 실시합니다. 그 정확한 섬유 방향 배치 및 비등향성 수축 예측을 활용해 굴곡 제어, 비용 절감, 강도 향상 등의 목적을 달성합니다.

도전

  • 짧은 섬유와 긴 섬유 증강 플라스틱의 섬유 방향 배치, 단열 길이 및 농도를 예측
  • 섬유 길이, 직경 및 농도를 정의해 수축 및 굴곡 평가
  • 부품 및 봉합선 구역 강도 제어
  • 다양한 유형의 충진재의 방향 정의 시뮬레이션(짧은/긴 섬유, 필름 등) 지원
  • 비등향성의 열 및 기계 성능 고려

 

Moldex3D 솔루션

  • 섬유 증강 복합 재료 모듈을 사용해 탄성 계수, 선형 열 팽창 계수(CLTE), 기계 성능 등과 같은 비등향성 특성 분포를 예측
Fiber orientation prediction

섬유 방향 배치 예측
Dynamic slicing of fiber orientation

섬유 방향 배치의 변동 슬라이싱
  • Moldex3D 섬유 방향 배치 분석은 Folgar-Tucker 모형, ARD 모형 및 iARD-RPR 모형을 사용
    • 개량된 비등향성 회전 확산(iARD) 기술을 활용해 주요 속도(RDR) 모형 지연을 결합
    • iARD-RPR은 Moldex3D가 출원한 특허로 보호되는 금형 제작 방식
    • 가속 계산: 새로운 네 단계 방향 배치 변형률의 폐쇄(Closure Form) 계산 모델을 개발해, 섬유 방향 배치 계산을 적어도 40-50% 가속할 수 있으며, 재료 입력 조건 지정 불필요함.
    • 매트릭스 구조와 섬유 유연성 등을 고려해 긴 섬유 방향 배치의 뚜렷한 특성을 평가
    • 비교적 적은 모형 파라미터에 주의해 짧은/긴 섬유를 위해 최선의 기본 파라미터 추천
    • 핵심 구역의 결과 정확도 향상

Fiber orientation prediction: great agreement between results by Moldex3D and experiment

섬유 방향 배치 예측: Moldex3D의 결과와 실험 결과의 높은 일치율
  • 섬유 길이 분포 예측

    • 충진 단계의 부품 섬유 길이 분포 시각화
    • 주입구 구역 주변 섬유 단열 현상 관찰 가능
Long fiber distribution (initial fiber length: 8.5 mm)긴 섬유 분포(최 섬유 길이: 8.5mm)
  • 필름 방향 배치 분석 지원

    • 필름 방향 배치에 기초한 기계 성능 및 굴곡 예측
    • 부품 표면의 흐름 흔적 및 봉합선

Dynamic slicing of flake orientation

필름 방향 배치의 변동 슬라이싱
  • Moldex3D FEA 인터페이스와 Moldex3D Digimat-RP를 통해 비등향성 열 기계 성능을 출력할 수 있으므로, 구조 분석 프로그램으로 사용할 수 있습니다.

응용 분야

전자, 자동차, 의료, 소비 제품

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