본문
전통적인 제조의 다양한 측면에 관여하는 금형은 현대 제조 산업의 필수 부분입니다. 금형은 효율성과 수익성이 뛰어난 고품질 부품을 생산합니다. 이러한 측면은 자동차 산업에서 가장 중요합니다. 부품의 복잡성, 표면 마감, 크기 정확도 및 기타 특성은 더 우수하고 정교한 금형을 채택하는 원동력입니다. 기존의 금형 제작 방법은 이러한 요구 사항을 충족하는 데 어려움이 있습니다. 이러한 과제에 대응하기 위해 선도적인 제조업체와 공급업체는 금형 생산을 위한 새롭고 진보된 기술을 찾고 있습니다. 중국 산터우의 시장 리더인 Ruixiang Mold Co., Ltd.는 매년 테스트 및 검증을 위해 대량의 자동차 부품을 생산합니다.
도전:
관심 대상은 일반적인 사출 성형 공정을 기반으로 생산되는 플라스틱 자동차 뒷좌석 안전 버클의 연속 생산을 위해 설계된 금형 인서트의 제조입니다. 액화 플라스틱 재료의 흐름 제어 및 냉각은 완성된 플라스틱 부품에 매우 중요합니다. 액체 플라스틱의 열 에너지는 냉각 공정 내내 금형에서 균일하게 분산되어야 합니다. 따라서 금형 냉각 채널을 설계하는 방법은 성형 부품의 품질에 핵심입니다.
적층 제조(AM) 기술이 도입되기 전에 이 금형의 기존 제조 공정은 CNC 공정을 기반으로 했으며 금형 표면에서 다양한 오프셋이 있는 선형 냉각 채널(그림 1 참조)만 생산할 수 있었습니다. . 이러한 제조 제한으로 인해 냉각 작업 중 온도 균일성을 보장하기가 더 어려워지고 때때로 불규칙성이 발생하여 결국 완성된 부품의 매우 높은 변형률이 발생합니다. 또한 공장 통합 레이아웃 분석에서 금형 냉각 프로세스의 효율성은 일반적으로 부품의 생산 주기 시간을 결정합니다. 열이 더 빨리 고르게 분배될수록 같은 시간에 더 많은 생산성과 이익을 얻을 수 있습니다.
해결책:
그림 1: Ruixiang Mould에서 Farsoon FS271M이 생산한 형상 적응형 냉각 금형 인서트 설계 및 안전 시트 버클. 재료: 18Ni300 분말. 사진 제공: Ruixiang Mould.
이러한 모든 요인으로 인해 Ruixiang Molding은 새로운 설계 및 제조 솔루션을 탐색합니다. 2017년부터 Farsoon FS271M 금속 적층 시스템을 채택한 Ruixiang은 냉각 효율을 높이고 생산 시간을 단축하기 위해 18Ni300 재료로 최적화된 금형 설계를 적층 생산할 수 있습니다. Farsoon FS271M은 냉각 채널 설계의 유연성에서 전례 없는 자유를 제공합니다. 이 사용 사례에서 금형의 삽입 부분은 더 큰 열 집중 영역이므로 냉각 채널 설계의 더 큰 밀도와 복잡성이 필요합니다. 따라서 완전히 새로운 형상 적응형 냉각 채널 설계가 FS271M에서 개발 및 생산되었습니다. 이는 냉각 채널의 내부 표면적을 확장할 뿐만 아니라 구성 요소 윤곽에 더 가깝고 균일하게 배치됩니다.
결과 :
Farsoon FS271M 금속 레이저 소결 시스템에서 생산된 형상 적응형 냉각 채널이 있는 몰드 인서트는 기존 몰드 인서트보다 더 큰 냉각 효율을 보여줍니다.
향상된 냉각 효율
전통적인 CNC 공정을 위해 설계된 금형과 형상적응형 냉각을 위한 새로운 설계의 냉각 효율을 테스트하기 위해 Moldex 3D 소프트웨어를 온도 시뮬레이션 테스트에 사용했으며 열이 집중된 영역을 선택하여 플라스틱 부품 표면에 여러 주요 테스트 포인트를 적용했습니다. (그림 2와 같이). 냉각 공정 조건을 가장 잘 시뮬레이션하기 위해 테스트 설정으로 금형 온도를 35°C로, 주입된 플라스틱 온도를 259°C로 설정했습니다. 그림 2에서 부품의 실시간 온도 분포를 다른 색상으로 표시하여 계산된 3차원 열 분포를 보여줍니다. 시뮬레이션 결과는 같은 시간 동안 플라스틱 부품의 관심 영역에서 온도가 68.38°C에서 31.74°C로 36.64°C 크게 감소한 것을 보여줍니다.
그림 2: 다양한 색상은 플라스틱 부품 표면의 3차원 온도 분포를 보여줍니다. 데이터 제공 Ruixiang Mould.
추가 온도 시뮬레이션은 금형 캐비티 영역을 분석합니다. 그림 3은 기존 금형(약 71.0°C)과 등각 냉각 채널(약 32.2°C)이 있는 금형의 일반적인 단면을 보여줍니다. .
그림 3: 컬러 맵은 금형 캐비티 섹션의 실시간 온도 분포를 보여줍니다. 데이터 제공 Ruixiang Mould.
전체 사출 성형 공정과 관련하여 아래에 개선 사항이 나와 있습니다. 생산 주기 동안 각 수로가 흡수하는 열의 비율은 Moldex 소프트웨어를 사용하여 관찰할 수 있습니다. 이는 등각 냉각 채널이 있는 3D 프린팅 금형의 긍정적인 효과를 보여주며 효율성이 비교적 15.71%에서 22.30%로 증가했습니다.
그림 4: 사출 성형 공정에서 형상 적응형 냉각 채널 금형의 냉각 효율 비교. 데이터 제공 Ruixiang Mould.
향상된 생산 편의성
전체 금형 생산 주기는 금형 폐쇄, 용융된 재료를 금형 캐비티에 주입, 압력 및 응고, 냉각 프로세스, 금형 개방, 부품 검색 등을 포함한 여러 프로세스로 구성됩니다. 냉각에 필요한 시간은 일반적으로 최종 제품의 품질을 보장하는 핵심 요소인 생산 주기. Farsoon의 적층 기술 덕분에 냉각에 필요한 시간이 25초에서 13초로 단축되어 생산 주기가 43.6초에서 31.6초로 단축됩니다(그림 5 참조). Ruixiang Mold는 월별 생산량을 늘릴 수 있지만 자격을 갖춘 최종 제품의 높은 비율을 유지할 수 있습니다.
그림 5: 사출 성형 공정별 소요 시간 비교 데이터 제공 Ruixiang Mould.
“Farsoon 적층 기술의 채택은 시리즈 생산에서 성공적인 것으로 입증되었습니다. 우리의 안전 시트 버클은 생산 주기를 28% 단축할 수 있었고 생산량과 부품 품질을 크게 개선하여 고객에게 긍정적인 영향을 미쳤습니다.” Ruixiang Mould의 총지배인 Mr. Zhang은 말합니다. “적층 기술은 수익성을 높일 뿐만 아니라 경쟁이 치열한 성형 산업에서 제품과 품질을 차별화합니다. 우리는 Farsoon 적층 기술을 통해 더욱 최적의 애플리케이션을 추가로 개발할 수 있기를 기대합니다.”
Ruixiang Mold Co., Ltd. 소개
중국 광둥성 산터우에 본사를 둔 Ruixiang Mold Co., Ltd.는 산업 등급 금형 개발, 맞춤화 및 생산에 대한 전문 지식을 갖춘 중국 남부의 여러 주요 자동차 제조업체의 장기 공급업체입니다. Farsoon 금속 적층 기술의 도움으로 Ruixiang은 매년 테스트 및 검증을 위해 대량의 맞춤형 금형을 생산할 수 있습니다.
파순 소개:
산업 개방 – 2009년 중국에서 설립된 Farsoon Technologies는 산업용 폴리머 및 금속 레이저 소결 시스템의 글로벌 제조업체이자 공급업체입니다. Farsoon은 국제 시장에서 점점 더 성장하고 있는 중국 산업용 AM 기술의 선두 공급업체입니다. 2017년에 Farsoon은 혁신적인 CAMS(Continuous Additive Manufacturing Solution) 기반의 첫 번째 기계 시리즈를 출시하고 미국 텍사스주 오스틴에 Farsoon Technologies-Americas를 설립했습니다. 2018년에는 독일 슈투트가르트에 Farsoon Europe GmbH를 설립하여 유럽으로 직영 사업을 확장했습니다. Farsoon은 진정한 제조 잠재력을 향해 AM을 개발하고 고객에게 동급 최고의 시스템, 재료, 소프트웨어, 응용 프로그램 및 서비스를 제공하기 위해 최선을 다하고 있습니다.
