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문종신(Moon, Jong-Sin) 한국산학기술학회 2014 한국산학기술학회논문지 Vol.15 No.10
게이트 위치는 제품 품질 및 생산성 등에 큰 영향을 미치기 때문에 사출성형에 있어서 게이트 위치를 결정하는 것은 대단히 중요하며 이를 위하여 사출성형 CAE가 적용되고 있다. 사출성형 해석의 증가와 3차원 유한요소의 사용은 더 많은 계산 시간을 필요로 하게 되면서, 컴퓨터 자원을 적게 사용하면서도 빠른 시간 내에 게이트 위치 최적화를 수행하는 것은 중요한 이슈가 되었다. 본 논문에서는 유동 균형과 웰드라인을 고려하기 위하여 유동 거리에 기반한 최적화 기법을 제시하였 다. 그리고 원판 형상의 모델에 적용하여 웰드라인이 응력집중이 예상되는 슬릿홀을 피하면서도 유동 균형을 유지하는 결과 를 도출하였다. The gate location in injection molding has a significant influence on the quality and productivity. Therefore, injection molding CAE is used to determine the gate location. With increasing injection molding CAE and the adoption of a 3D mesh, which takes more computation time for analysis, gate location optimization in the shortest time and least resources is the most challenging issue. In this paper, we propose a methodology for optimization based on the flow length to consider the flow balance and weld line. In addition, the flow balance is obtained in the disc-type plate while the weld lines exit the slit-holes to avoid a stress concentration.
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FEM Carrier용 PP-LFT 소재의 응력비 변화에 따른 피로 거동
문종신(Moon, Jong-Sin) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.1
지금까지 자동차 소재의 경량화 및 연소가스의 저감은 부품의 플라스틱화를 통하여 많은 진전이 있었다. 장섬유 보강 폴리프로필렌 소재가 적용된 프론트 엔드 모듈 캐리어는 플라스틱 구조부품 중에서 가장 성공적인 사례이다. 하지만, 장기 신뢰성 측면에서 볼 때, 자동차용 플라스틱 소재에 대한 피로거동 및 진동내구에 대한 더 많은 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 프론트 엔드 모듈 캐리어의 피로설계 및 해석의 기초가 되는 폴리프로필렌 장섬유 소재에 대한 내구성을 분석하였다. 피로수명과 응력진폭 또는 평균응력 간의 상관관계를 평가하기 위하여 다양한 응력비에서 피로실험을 수행하였다. 일정 응력진폭에서 응력비를 변화시킨 결과는 최대하중을 고정시킨 결과보다 피로수명의 변화가 응력비 증가에 따라 2∼6% 크게 나타났다. 또한 주사전자 현미경을 통하여 장섬유 보강 폴리프로필렌 소재에 대한 피로균열의 발생, 전파의 파괴기구를 확인하였다. Plastics have brought a significant progress in reducing the weight of automotive parts and improving gas emissions by replacing steel parts. The front end module (FEM) carrier, which was made from long glass fiber reinforced polypropylene (PP-LFT), is one of the most successful examples. On the other hand, more research on the fatigue behavior and vibration durability of automotive plastic parts will be needed to improve the long-term reliability. This paper analyzed the durability of the PP-LFT, which is fundamental to fatigue design and analysis of FEM carrier. Various fatigue tests were conducted at different stress ratios to evaluate the relationship between the fatigue life and stress amplitude or mean stress level. In the case of a fixed stress amplitude, the change in fatigue life with the stress ratio was 2∼6% larger than the case of fixed maximum stress. Furthermore, this study observed the mechanism of initiation and propagation of the fatigue cracks in PP-LFT by scanning electron microscopy.
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Lens 성형시 UV경화 반응에 따른 수축 및 변형 대한 해석적 접근
박시환(Park, Sihwan),문종신(Moon, Jong-Sin) 한국산학기술학회 2014 한국산학기술학회논문지 Vol.15 No.11
웨이퍼 단위의 렌즈를 성형 시 일반적으로 UV경화 방식을 사용한다. 이 경우 발생될 수 있는 문제점은 크게. 경화 후 이형과정에서 성형 렌즈의 금형 고착문제, 경화 공정 중 발생하는 소재의 수축 현상으로 렌즈간의 형상 오차 발생 및 웨이퍼 단위의 변형, 위치별 렌즈 형상 편차 발생, 웨이퍼 양면의 렌즈 형상 및 센터 정렬 오차 등이다. 이중 UV경화 과정에 직접적인 영향을 받는 것은 형상 오차 및 변형으로 그 요인은 UV 조사 균일성, UV 강도에 대한 경화도, UV 경화 소재의 수축 특성이다. 따라서 소재에 대한 경화 모델링 수립 및 경화 반응에 따른 수축율과 물성 변화에 대한 이론정립이 필요하다. 또한 이러한 모델링을 해석에 구현할 수 있는 해석 툴 개발이 필요하다. 본 연구에서는 Comsol을 이용하여 수립된 모델링을 반영하고 이를 통하여 웨이퍼 단위 렌즈의 성형 공정에 대한 해석 기법을 제안하였다. 이를 통해 7.2mm에 대한 누적 공차 값을 실제 성형 공정 후 결과(0.149μm)과 비교하여 제안한 해석 방법에 의한 결과(0.215μm)을 비교, 검증을 수행하였으며 이를 통하여 UV경화 공정 후 변형에 대한 해석 가능성을 확인하였다. The UV curing method is a popular process for lens molding on a unit wafer. This process, however, has several drawbacks including wafer adhesion during the ejection process after curing, errors in lens shape and wafer warpage due to material shrinkage during the curing process, and lens centering errors on both sides of a wafer. Among these, the lens shape error and warpage are influenced directly by the UV curing process due to factors including the UV radiation uniformity, the degree of cure according to UV intensity, and the shrinkage characteristics of the material. Therefore, a theory is needed not only to understand the change in the material characteristics, such as the shrinkage rate due to the curing reaction, but also to establish a model. In addition, an analysis system is needed to realize the model. This study proposes a new analysis method for the wafer lens molding process by Comsol modeling. This method was verified by comparing the results with those of the actual process.
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