Moldex3D, 실제에 더욱 근접한 정교성을 자랑하는 「완전 결합 분석」

현재 운용되고 있는 CAE 시뮬레이션 분석 기술은 몰드 개발 전 제품의 문제점을 예측함으로써 현장에서 나타나는 오류로 인한 비용 및 시간의 낭비를 줄여준다. 개발자는 보다 고효율의 생산 과정을 통해 고품질 제품을 생산할 수 있게 된다. 여기에서 나아가 더욱 정확한 예측 분석 결과를 제공하고 개발자가 시뮬레이션 결과를 더욱 신뢰하며 제품 및 몰드를 설계할 수 있도록 Moldex3D는 R15 버전 분석 과정에 「완전 결합 분석」 기능을 새롭게 추가하였다. 이러한 계산 방식의 특징은 매순간 공정 솔버에 접근해 정보를 교환하고 실시간으로 교류함으로써 시뮬레이션 결과를 실제와 더욱 유사하게 하는 데 있다. 전통적 방식과 완전 결합 분석의 특징은 다음과 같다.

전통적인 분석 과정

충전, 냉각, 보압, 변형은 각기 서로 다른 분석 과정이며, 동시성이 없는 순차적인 집행이기 때문에 서로 다른 공정 간의 커뮤니케이션은 반드시 파일 형식을 통해야만 완성될 수 있다. 즉, 파일의 커뮤니케이션이 일방향 공정이라는 것인데, 예를 들어 충전 분석 진행 시에는 냉각 분석의 집행이 이미 완료되어 있어야 하고, 또한 실시간 상호작용이 불가능 하기 때문에 자료를 교환할 파일 역시 이미 완성되어 있어야 한다. 뿐만 아니라 더욱 빈번한 커뮤니케이션을 위해서는 더 많은 파일과 하드디스크 공간을 필요로 한다.

완전 결합 분석 과정

완전 결합 분석 과정에는 충전, 냉각, 보압, 변형의 계산 코어가 이미 서로 통합되어 있기 때문에 4종류의 계산을 동시에 집행하는 것이 가능하다. 또한 몰드 내의 각종 물리량 역시 서로 영향을 주고받을 수 있다. 완전 결합 분석은 성형 실무 공정 및 신뢰도에 더욱 근접할 수 있을 뿐만 아니라, 쉽게 열이 쌓이는 복잡한 기하학 형상의 제품에도 활용이 가능하다.

그림1은 완전 결합 분석 및 전통적인 분석 과정의 사례에 대한 설명 및 두가지의 분석 결과, 충전 압력 및 제품 냉각 완료 시의 온도 분표 비교이다. 충전 단계에서 전단 온도 상승과 냉각 단계의 몰드 온도는 비교적 빈번하게 상호작용하는데, 완전 결합 분석은 이러한 상황을 고려함으로써 적열 효과를 더욱 정확하게 계산할 수 있다. 이는 압력 분석 결과를 통해 확인할 수 있는데, 완전 결합 분석(97.5℃)이 계산한 최고 온도는 전통적인 방식의 온도(86.1℃)보다 11.4℃ 높고, 압력 데이터 역시 상대적으로 쉽게 전달할 수 있는 상황에서 완전 결합 분석의 제품 내부 평균 압력(1.75MPa)은 전통적인 방식(2.04Mpa)보다 거의 0.29MPa 낮음을 알 수 있다.

그림1 완전 결합 분석과 전통 분석 과정의 결과 대조

이상의 사례는 Moldex3D에 새롭게 추가된 완전 결합 분석 기능이 분석 정확도를 높일 수 있음을 보여준다. 특히 제품의 기하학적 형상이 복잡 다양한 자동차 산업이나 마이크로미터(μm) 단위의 제품 크기 정밀도를 요하는 광학 렌즈 등의 제품에 있어 그 정확도는 더욱 중요하다고 할 것이다. 결합 분석 기능은 업계가 짧은 시간 내에 가장 신뢰할 수 있는 제품 설계를 획득하여 테스트 몰딩에 드는 막대한 비용과 시간을 절감할 수 있도록 도울 수 있을 것이다.