이전에 깊게는 아니지만 Moldex3D를 다룬 적이 있었다. 이에 프로그램을 간단히 소개하고자 한다. *그럴 일도 없지만 광고도 아니고 홍보도 아니다.
Moldex3D는 대만에 본사를 둔 플라스틱 사출성형을 중점적으로 수행하는 시뮬레이션 프로그램이다.
이를 기반으로 기계적, 열적 해석을 할 수가 있다. 컴퓨터 엔지니어링을 이용하는 프로그램이기에 'CAE(Computer Aided Engineering)'라고 불린다. *압축 성형도 가능함.
대표적으로 Moldex3D 외에 Moldflow가 있다. 세부적으로 많은 차이가 있겠으나 Moldex3D는 발포 사출 시뮬레이션을 할 수가 있었기에 이 프로그램을 사용하게 됐었다. 게다가 Moldex3D는 플라스틱 사출을 전문적으로 다루는 소프트웨어다. *다만, 압출성형은 없는 것 같다. 압출을 비롯한 블로우 몰딩은 Ansys fluent를 이용하는 듯하다.
*발포 사출과 사출 차이는 고분자 카테고리 및 이전 게시물 참고
2021.01.19 - [과학과 공학 이야기/고분자] - 사출 성형(injection molding)과 압출 성형(extrusion molding) 원리 및 발포성형의 장점(foaming process)
2020.11.15 - [과학과 공학 이야기/고분자] - 압출 성형(extrusion molding) 원리 및 공정법과 블로우 성형(blow molding)
2020.11.04 - [과학과 공학 이야기/고분자] - 발포성형 공정 : 초임계 발포 시스템(Supercritical Expansion System)
굳이 시뮬레이션 프로그램을 사용하는 이유는 뭘까?
일단 대부분 해석 프로그램이 많은 기능과 데이터가 들었기 때문에 만만치 않은 비용이 든다. 하지만 어떤 제품에 대한 공정 테스트를 하려면 생산 라인을 멈추고 그 제품만을 생산해야 하며, 문제가 생겼을 때 이를 분석하는데 많은 비용과 시간이 소모된다.
즉, 실제로 테스트를 해볼 때 발생하는 리스크를 최소화하고자 시뮬레이션을 진행한다. 물론 실제 실험 및 테스트에서는 많은 변수가 있고, 현장에서 수행하는 결과가 더 현실적이고 검증이 된다. 그래서 시뮬레이션을 신뢰하지 않는 경우도 있지만 기술력이 충분히 올라온 지금은 신뢰하기가 충분하다.
사출에는 일반 사출, 발포 사출, 가스 사출 등 많은 사출법이 존재하므로 이에 대한 테스트도 가능하다. *플라스틱은 점탄성을 지닌 재료다. 그리고 점탄성 특성이 상온에서도 강하게 나타난다. 그렇기 때문에 변수도 굉장히 많다. (금속 역시 고온에서 점탄성을 보이는 걸 확인할 수 있으며 상온에선 너무 느려 관찰하기 어렵다.)
Moldex3D의 기능은 뭘까?
Moldex3D와 같은 프로그램을 이용하면, 컴퓨터로 내가 주려는 사출 공정 조건과 테스트하려는 재료 데이터를 넣고 시뮬레이션을 돌린다. 그러면 결과에 따라 문제를 분석할 수 있고 이에 따른 기계적, 열적 해석도 가능하다.
이때 본인이 주려는 공정 조건과 재료 데이터가 정확할수록 좋다. 프로그램 내에도 방대한 재료 데이터가 있기 때문에 내가 사용하려는 재료와 일치한다면 이를 이용하면 된다. 공정 조건은 빠른 해석이 가능한 모드를 사용해도 되고, 수동 설정으로 원하는 값을 줘도 된다. *공정 조건도 재료 데이터처럼 일부 회사에 사출 성형기 데이터가 있기 때문에 일치하면 이를 이용하면 됨. 양상을 보고 빠른 해석을 목적으로 한다면 수동 모드를 사용하지 않아도 된다.
하지만 재료 데이터가 모두 정확한 것은 아니고, 흔히 사용되는 디폴트값이 입력된 경우도 많다. 이 때문에 정말 정밀한 해석을 하고 싶다면 재료 데이터에 필요한 실험과 적합한 수식 모델을 파악 및 측정하고 이에 대한 값들을 넣어주면 된다.
Moldex3D는 플라스틱 사출을 전문으로 해석을 하는 소프트웨어기 때문에 재료 데이터도 고분자 기반이다. 고분자는 점탄성 특성을 가졌기 때문에 점도, 결정성, 탄성, 비열, 열전도율 등에 대한 값들이 필요하다. 물론 Moldex3D 내에 재료 데이터가 있다면 그냥 그걸 써도 된다.
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