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이재학(J. H. Lee),구본재(B. J. Goo) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
인구 고령화 및 증가의 영향으로 제약/바이오산업이 빠르게 발달하고 있다. 특히 최근 코로나 바이러스 등 질병의 영향으로 제약 산업과 포장 산업이 함께 성장하는 추세이다. 블리스터(Blister)는 제약업체에서 생산하는 캡슐(Capsule)이나 태블릿(Tablet) 형태의 약 혹은 건강식품 등을 보통 10 알 단위로 볼록하게 포장하는 기계이다. 포장재료는 PVDC, PP 혹은 PVC 등의 고분자 필름과 함께 은박지를 이용한다. 포장 공정은 고분자 필름의 예열, 성형, 알약 투입, 은박지 실링(Sealing), 슬리팅(Slitting), 펀칭(Punching) 및 배출 등의 순서로 이루어진다. 포장재료의 비틀림 등의 불량은 주요 공정의 하나인 펀칭 시, 펀치 날의 피로 파손으로 인하여 발생할 가능성이 대부분이다. 펀치 부위의 주요 부품으로는 펀치 툴(Punch Tool), 스트리퍼(Stripper), 다이(Die), 커버 플레이트(Cover Plate) 등으로 구성된다. 펀칭 부위 주요 부품은 최대 등가응력이 항복응력보다 낮은 탄성한도 내에 있지만, 반복적인 구동으로 인해 피로 파손이 발생할 가능성이 크다. 본 연구에서는 포장재료로 PET Film 을 사용하였으며, 펀치 툴의 정적 및 피로 해석을 진행하였다. 정적해석 결과, 펀치 툴(Punch tool)은 항복응력 미만으로 안전하게 나왔다. 피로해석에서의 최대 손상은 9% 및 무한수명(1,000,000 이상)으로 나왔다. 현장에서는 매주 1 회 펀치 툴의 교체가 이루어지고 있으며, 이는 손상(최대 9%)으로 인한 PET Film 의 불량을 방지위한 것이므로 타당한 조치로 판단된다.