발포 사출 성형 시뮬레이션을 이용하는 이유

미세 발포 및 화학 발포(CBA) 공정과 같은 발포 사출 성형은 복잡한 기하학적 특성 및 양호한 크기 안정성을 가진 제품의 대량 생산에 활용되며, 자동차, 전자 제품, 건축, 야외 활동 제품 등 여러 영역에 폭넓게 응용되고 있습니다.

미세 발포 공정 중에서 초임계 유체(SCF)는 일반적으로 N2 또는 CO2 기체와 중합체 용융물을 혼합해 단상 중합체/기체 용질을 생성하며, 캐비티 내에 주입해 최종적으로 제품 내에 기포가 형성됩니다. CBA 공정에서, 화학 발포제와 플라스틱 입자가 혼합되어 착색제, 또는 첨가제로 사용되며, 화학 반응이 재료 실린더에서 완료되고 기체가 용융 재료 안에 용해되어 충진 단계에서 기포가 발생하기 시작하는 동시에 제품 내에 방출되어 압력이 형성됩니다.

*MuCell®은 Trexel사의 등록 상표입니다.

Foam Injection Molding

미세 발포 성형의 원리

이 기술의 장점은 비교적 낮은 사출 압력과 온도, 주기 단축, 에너지 및 재료 사용 절감 등입니다. 상기한 장점에도 불구하고, 초임계 유체를 첨가하면 유동 작용이 증가해 재료 형태 및 제품 표면 품질이 복잡해질 수 있어 이 공정의 발전 및 활용은 제한적입니다.

도전

  • 형성되는 기포의 양과 크기, 그리고 분포는 모두 성형 조건 설정에 따라 결정되며, 제품 품질에 직접 영향을 미침
  • 봉합선 및 밀봉 문제 평가, 주입구 수와 위치 개선
  • 제품의 기하학적 설계에 있어 전통적인 사출 공정과 다르므로, 설계 경험이 직접적인 도움이 되지 않음
  • 잠재적인 표면 품질 문제

Moldex3D 솔루션

  • 용융물을 캐비티에 주입한 후의 충진 단계에서 기포 발생 및 기포 성장 시뮬레이션 시작
  • 기포 크기, 수, 밀도 분포, 체적 수축 등의 결과를 계산해 제품 중량 감소율 평가
  • 용융물 유동과 기포 발전 사이의 상호 작용 예측
  • 기포 구조가 제품 굴곡에 미치는 영향을 예측해 제품 경량화 목표 달성
 
Comparison of Dimensional Stability between Solid part and MuCell® part
전통적인 성형 제품과 발포 성형 제품의 크기 안정성 및 변형 예측의 비교

응용 분야

전자, 자동차, 의료, 소비 제품

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