소재의 손실을 최소한 줄이면서 원하는 형상의 제품을 가공하는 가장 기본적인 금속 가공 방법은 금형을 이용하는 금속 성형(metal forming)이다. 본 논문에서는 준정적 금속 성형 문제 해석 에대한 외연적 시간 적분 유한 요소법의 적용성을 평가 하기 위하여 변형모드가 복잡한 박판튜브 (thin-walled tube)의 좌굴문제를 해석하여 변형과정이 이론 및 실험결과와 비교적 잘 일치하는지 살펴보기로 한다. 또한 준정적 금속 성형 문제 해석에 외연적 시간 적분 유한 요소법을 사용할 때 계산 시간을 줄이기 위하여 많이 사용되는 가압속도 조절법(loading velocity control technique) 의 타당성을 평가하기 위하여 박판 튜브와 중실 실린더(solid cylinder)의 변형 속도에 따른 변형 모드의 변화를 비교 관찰하여 기하학적 형상에따른 가압속도 조절법의 적용 가능 여부를 분석하여 보겠다.
In the present study replication of microstructured surfaces by microinjection molding was carried out. For a fabrication of mold inserts, nickel microstructures having various characteristic dimensions were fabricated by nickel electroforming onto Si mother microstructures. In addition, reverse nickel microstructures based on the electroformed nickel microstructures were successfully realized by electroforming with passivation process. The fabricated nickel microstructures were used as mold inserts for a replication of microstructured surfaces by microinjection molding. Microinjection molding experiment was carried out under three different processing conditions, which revealed effects of a packing stage and mold wall temperature. The microinjection-molded microstructured surfaces were characterized by using an atomic force microscope (AFM). It was found that mold wall temperature could enhance replication quality resulting in the precise microstructured surfaces.
Electromagnetic forming (EMF) technology, which is one of the high speed forming methods, has been used for the forming process in various industry fields. Numerical approach by finite element simulation of the EMF process is presented in this study. The implicit code is used to obtain the numerical model of the time-varying currents that are discharged through the coil in order to obtain the transient magnetic forces. In addition, the body forces generated in the workpiece are used as the loading condition to analyze deformation of thin sheet metal workpiece using explicit code. Numerical approach for a dimpled shape by EMF process is carried out and the simulated results of the dimpled shape by EMF are reviewed in view of the deformed shape and formability evaluation.
본 연구는 사출성형에서의 리브설계를 합리적으로 수행하기 위한 방법론과 프로그램에 관한 것이다. 리브는 몰드금형에 있어서 복잡한 코아와 캐비티 형상을 초래하게 되는 원인이 된다. 리브는 조림, 보강, 유동성 중대 등의 목적으로 사용되며 이를 적절하게 설계하기 위해서는 고분자 재료 물성, 사출성형공정에서의 열기계적 변화, 성형성 등 많은 지식을 필요로 한다. 이러한 리브의 설계를 합리적으로 수행하기 위한 프로그램 제작에 관한 사항을 논의하였다.
본 실험은 홍삼, 백삼, 압출성형 공정변수인 수분함량을 25%와 30%로 달리하여 제조한 압출성형수삼의 화학적 성분을 비교하였다. 조회분, 조지방, 총당의 경우 홍삼, 백삼, 압출성형수삼 간의 차이가 거의 나타나지 않았고, 환원당의 경우 백삼시료에서 다른 처리구보다 낮은 함량을 나타내었다. 아미노산은 수삼을 파쇄하여 7$0^{\circ}C$에서 건조한 수삼(A처리구)에서 낮은 함량을 나타내었고, 수분함량 25%, 배럴 11$0^{\circ}C$, 스크루 회전속도 200 rpm에서 압출성형한 수삼(B처리구)보다 수분함량 30%, 배럴 11$0^{\circ}C$, 스크루 회전속도 200 rpm에서 압출성형한 수삼(C처리구)이 높은 함량을 나타내었다. 조사포닌의 경우에는 A처리구가 4.02%, B와 C처리구가 4.77%, 4.12%이고, 수삼 표피를 제거하지 않은 피부백삼(D처리구)은 3.56%, 수삼 표피를 제거한 피부백삼(E처리구)의 경우는 3.25%, 홍삼(F처리구)은 4.02%로 조사되었다. 총 진세노사이드는 조사포닌의 경우와 유사한 결과를 나타내었다. 즉 A처리구가 6.031 mg/g, B와 C처리구가 8.108 mg/g, 6.876 mg/g으로 조사되었고, D처리구는 7.978 mg/g, E처리구의 경우는 5.591 mg/g, F처리구는 9.834 mg/g로 측정되었다. F처리구에서 홍삼특유 사포닌이라고 알려진 $R_{g3}$가 측정되었다. 말톨의 경우에는 홍삼과 압출성형수삼 처리구에서만 관찰되었다. 산성다당체는 압출성형에 의해 2∼3% 증가하였다. 결론적으로 압출성 형수삼은 홍삼의 성분과 유사한 결과를 나타내었으며, 압출성형공정변수의 변화를 통해 홍삼에 포함된 홍삼특유 사포닌인 $R_{g3}$도 전환될 수 있을 것으로 판단되었다.
압출성형의 이점을 활용하여 영양적으로 단백질과 식이섬유가 풍부하며 조직감과 항산화 활성이 우수한 에너지바를 제조하기 위해서 탈지 삼종실 압출성형물의 팽화율, 밀도, 파괴력, 겉보기탄성계수, 수분흡착지수와 수분용해지수, 페이스트 점도를 측정하였다. 또한 압출성형물의 항산화활성을 측정하기 위해 DPPH에 의한 전자공여능을 측정하여 비교 분석하였다. 탈지 삼종실 에너지바 제조 후 품질특성 조사를 위해 수분함량, 색도, 관능검사를 측정하였다. 압출성형 공정변수는 수분함량(20, 25%), 배럴온도(110, 130$^{\circ}C$)이였으며 수분함량 20%, 배럴온도 130$^{\circ}C$에서 팽화율이 가장 높았으며 밀도, 파괴력, 탄성계수가 낮았다. 수분함량이 증가할수록 수분흡착지수가 증가하였으며 수분용해지수는 배럴온도 130$^{\circ}C$에서 높은 경향을 나타내었다. 압출성형 탈지 삼종실은 페이스트 점도 값이 낮게 나타났으며 DPPH에 의한 전자공여능 값은 수분함량 20%, 배럴온도 130$^{\circ}C$ 에서 항산화활성이 높게 나타났다. 탈지 삼종실 에너지바 제조 30일 후에 수분함량은 0.60-1.13% 상승하였으며 백색도와 황색도는 감소, 적색도는 증가하는 경향을 보였다. 관능평가 결과 압출성형 변수가 수분함량 20%, 배럴온도 130$^{\circ}C$이며 탈지 삼종실이 첨가된 에너지바가 가장 좋게 평가되었다. 결론적으로 압출성형을 이용하여 삼종실을 첨가한 에너지바를 제조할 수 있었으며 중간소재인 압출성형물의 공정 변수는 수분함량 20%, 배럴온도 130$^{\circ}C$에서 가장 좋은 조건으로 판단되었다.
프리프레그 압축 성형(PCM, Prepreg Compression Molding) 공정을 최적화 하기 위해서 성형 해석을 통해 공정 시 나타날 문제를 사전에 예측할 필요가 있다. 해석 정확도를 높이기 위해서는 성형 물성을 구할 때 정확한 물성 측정이 필요하다. 그러나 대부분의 연구는 프리프레그의 압축 물성을 따로 구하지 않고 인장 물성과 동일하다고 가정하여 사용하고 있다. 따라서 본 연구에서는 성형 해석의 정확성을 높이기 위해 섬유의 면내 압축 물성 실험법을 제시했으며 측정 결과, 섬유의 압축 강성은 인장 강성에 비해 약 $10^{-2}$배 낮게 측정되었다. 실제 프리프레그의 성형성을 모사하기 위해 경사면($110^{\circ}$)을 갖는 정사각형 컵 금형을 설계 및 제작하였고 이를 이용한 프리프레그 고온 압축 성형성 평가를 수행하였다. 압축 물성 영향성 확인을 위해 금형 내 취약 지점으로 예상되는 각 코너 부근에서의 전단각을 측정하였으며 동일한 위치에서의 해석 결과와 실험 데이터를 비교하였다. 비교 결과 섬유의 압축 물성이 반영된 해석 결과에서 실험값과 유사한 패턴이 관찰되었으며 면내 압축 물성 반영이 성형 해석결과의 정확도를 향상시키는 것을 확인하였다.
Flexible forming process for sheet metal using reconfigurable die is introduced based on numerical simulation. Numerical simulation of sheet metal forming process is carried out by using flexible dies model instead of conventional matched die set. Elastic cushion which has high resilience behavior from excessive deformation are inserted between forming punches and blank material for smoothing the forming surface which has discrete due to characteristics of the flexile die. As an elastic cushion, urethane pads are utilized using hyperelastic material model in the simulation. Formability in view of surface defect such as onset of dimple is compared with regard to various punch sizes. Consequently, it is confirmed that the flexible forming process for sheet material has appropriate capability and feasibility for manufacturing of smoothly curved surface instead of conventional die forming process.
Roll bending process has been used for manufacturing the pipes. However, it is not suitable process for the thick pipes. Knife press forming is acceptable process for the thick pipes. Recently, the knife press forming process using brake bending press have been performed. In this study, the estimation on formability of knife press forming process for the thick pipes is carried out. From the results, it is ensured that the thick pipes could be obtained by the knife press forming process.
Augmented reality is a novel human-machine interaction that overlays virtual computer-generated information on a real world environment. It has found good potential applications in many fields, such as training, surgery, entertainment, maintenance, assembly, product design and other manufacturing operations. In this study, a smartphone-based augmented reality system was developed for the purpose of monitoring and managing injection molding production lines. Required management items were drawn from a management content analysis, and then the items were divided into two broad management categories: line management and equipment management. Effective work management was enabled by providing those working on the shop floor with management content information combined with the actual images of an injection molding production line through augmented reality.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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