• 제목/요약/키워드: 캔 성형공정

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성형하중 저감을 위한 개방형 후방 압출의 신공정 설계

  • 정덕진;이종억;김동진;김병민
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 1999년도 제13회 학술강연논문집
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    • pp.10-10
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    • 1999
  • 금속성형공정은 칩의 발생 없이 금속의 모양을 큰 소성변형으로 유용한 임의의 형태로 변화시키는 금속가공의 한 분야로써 제품을 생산함에 있어서 생산에 소요되는 시간을 최소로 줄이면서 기계적 성질이 우수한 제품을 생산하는 방법이다. 소성가공 공정에서 성형하중은 금형의 파손 및 마모에 영향을 미치고, 금형이 과도한 탄성변형으로 인한 제품의 치수 정밀도 저하시키기 때문에 성형하중 저감 설계는 소성가공 공정 설계에서 중요한 인자로 작용하고 있다. 원통형 제품을 성형하는데 주로 이용되고 있는 압출공정은 펀치 진행 방향과 동일한 방향으로 제품이 성형되는 전방압출 공정과 펀지 진행 방향과 반대로 제품의 성형되는 후방압출 공정으로 구분된다. 후방압출공정은 튜브 형성의 제품, 포장용 캔 및 변속장치 부품등을 생산하는데 주로 사용되는 공정으로서, 우수한 표면상태, 치수정밀도 및 향상된 기계적 성질을 얻을 수 있으며 높은 생산성과 낮은 제조원가를 얻을 수 있는 장점이 있다.

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국내 포장 폐기물에 따른 재질별 재활용 공정 현황 및 재활용 문제점 (The Current Status of Recycling Process and Problems of Recycling according to the Packaging Waste of Korea)

  • 고의석;심원철;이학래;강욱건;신지현;권오철;김재능
    • 한국포장학회지
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    • 제24권2호
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    • pp.65-71
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    • 2018
  • 생산자 책임 재활용제도(EPR)의 재활용의무대상 품목은 포장재군에 따라 종이팩, 유리병, 금속캔, 합성수지포장재 구분되어질 수 있다. 폐종이팩의 경우 압축된 종이팩을 해리하여 폴리에틸렌 필름 및 기타 이물질을 분리하고 세척, 분쇄, 건조과정을 거쳐 화장지 원단으로 제작한 후 다양한 화장지로 가공 생산하고 있다. 그러나 알루미늄 호일이 첩합된 종이팩은 재활용 공정 중 잔유물이 발생하여 화장지의 품질을 저해하고 제품 편의성을 위해 부착된 마개, 스트로우와 같은 새로운 성형구조의 제품들은 재활용 공정에서 수작업의 과정을 추가하여 재활용 수율을 낮추는 문제점이 있다. 유리병은 재사용과 재활용으로 구분가능하며 재사용은 주류, 음료병들이 대상이고 재활용은 1회용 유리병이나 깨진 유리병을 대상으로 하고 있다. 유리병 재활용은 폐유리병 회수 과정, 이물질 제거, 색상별 분류, 파쇄, 원료화 과정을 거쳐 제병업체에 공급되며, 철금속성분 제거, 저비중 물질 제거 등을 제외하고 대부분 수작업에 의존한다. 유리병은 무색 계열, 갈색 계열, 녹색 계열의 색상이 주를 이루고 있으며 재활용 과정에서 주된 3색 이외의 색상의 경우 재생원료의 품질을 저해시키는 원인이 되고 있다. 합성수지 라벨의 다량 접착제와 병의 직접 인쇄는 잉크의 색상에 의하여 품질저하가 발생하며, 유리병에 사용되는 플라스틱 마개 또한 재활용 공정에서 이물질 제거과정을 어렵게 한다. 금속캔은 자동선별기를 통해서 철캔과 알루미늄캔을 분류한 후 압축하여 용광로를 통해 철, 알루미늄으로 재생산된다. 재활용 공정에서 가공육 알루미늄 캡의 플라스틱 뚜껑은 선별이 어렵기 때문에 플라스틱 뚜껑을 사용하지 않거나 분리 배출할 수 있는 방안이 필요하며 금속캔 또한 금속이 아닌 마개, 라벨이 재활용 공정에서 수작업 공정을 추가로 필요하게 하고 있다. 합성수지 포장재 중 복합재질의 경우 선별된 압축품을 파쇄한 뒤 용융성형을 통한 물질 재활용, 열분해를 통한 유화, 압축성형을 통한 고형연료 제조단계를 통해 재생제품을 생산하며, 단일 합성수지는 자력선별, 풍력선별, 비중선별 등 다양한 방법을 통해 선별공정을 거처 압축, 파쇄, 세척, 용융압출, Pellet 형태의 재생 원료를 만드는 물질 재활용 과정을 거친다. 종이, 금속 라벨, 복합재질 리드 등은 합성수지 재활용에 문제를 발생시키는 요인으로 비중 1미만의 비수분리성 접(참)착식 라벨의 경우가 이에 해당한다. 이 연구를 통해 종이팩, 유리병, 금속캔, 합성수지의 재활용 공정 모두 재활용 대상과 다른 물질의 유입이 재활용공정을 방해하거나 재활용 비용, 시간을 증대시키고 있음을 확인하였다. 각 포장재별로 종이팩 포장재의 스트로우를 비롯한 합성수지 성형구조물과 금속과 유리병 포장재의 이물질을 포함한 라벨과 마개 및 잡자재 그리고 합성수지 포장재의 금속, 종이 복합재질이 이에 해당하였다. 따라서 재활용 산업의 활성화를 위해서는 제품이나 포장재의 설계 단계에서부터 재활용에 용이한 재질 구조가 요구되어지며, 정부차원의 지원과 관련 법 제도 개선이 필요하다.

Multi-Stage 조립품인 캔-용기 생산 공정에서 동적-외연적 유한요소법을 이용한 성형해석에 관한 연구 (A Study of Forming Analysis by using Dynamic-explicit Finite Element Method in Can-container Production Process of Multi-Stage Assembly)

  • 정동원;황재신
    • 한국기계가공학회지
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    • 제3권3호
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    • pp.58-63
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    • 2004
  • In the present work a finite element formulation using dynamic-explicit time integration scheme is used for numerical analysis of multi-stage stamping processes. The lumping scheme is employed for the diagonal mass matrix and dynamic explicit formulation Multi-Stage stamping is analyzed by using dynamic-explicit finite element method. Further, the simulated results for the panel stamping processes are shown and discussed. Its application is being increased especially in the stamping industrial area for the cost reduction, weight saving, and improvement of strength.

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Steel D&I Can 몸체성형을 위한 FEM 해석 (Finite Element Analysis for the Body-making Process of Steel D&I Can)

  • 정성욱;정창규;남재복;진영술;한경섭
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집A
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    • pp.459-464
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    • 2001
  • The main object of this study is to develop a reliable FEM simulation technique for the analysis of Steel D&I Can bodymaking process using ABAQUS software. The body making process includes drawing, redrawing, 3 step ironing, doming. The newly developed FEM code in this research is based on the previous research achievement of POSCO for the drawing, redrawing and ironing process. The analysis is performed using two dimensional axisymmetric elements to analyze the punch force, the height of can, the distribution of residual stress and strain. The effect of blank thickness, gap of ironing die is also analyzed.

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알루미늄 캔 딥드로잉에서 Bottoming을 이용한 스프링백 최소화 (Springback Minimization using Bottoming in Al Can Deep Drawing Process)

  • 박상민;이사랑;홍석무
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제17권9호
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    • pp.302-307
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    • 2016
  • 다단 딥드로잉의 기술은 제조 비용과 사이클 시간 단축 등의 장점으로 인해서 금속 성형 산업에 널리 적용되고 있다. 다단 딥드로잉으로 만들어진 제품의 형상이 복잡하고 세장비 큰 특징을 가진다. 예를 들어, 휴대 전화의 배터리 캔은 대표적으로 다단 딥드로잉으로 만들어진 제품이다. 배터리캔의 형상은 높이와 두께의 큰 종횡비를 가지고 있기 때문에 제조하기 무척 어렵다. 또한 최종 조립된 부품은 다단계 딥드로잉 후 스프링백으로 인해 조립 문제가 발생한다. 이러한 배터리 캔의 조립 시 발생하는 품질 문제를 개선하기 위해서 는 드로잉 후 스프링을 줄이기는 것이 매우 중요하다. 스프링백을 감소시키기 위해 산업 현장에서는 over bending, corner setting 및 Ironing 등의 경험적 방법을 적용해 왔으나, 본 연구에서는 유한 요소법을 이용한 보토밍(Bottoming)법을 제안하여 스프링을 줄이는 실용적이고 과학적인 방법을 제안하였다. 보토밍은 드로잉으로 성형된 최종 판재에 펀치로 압축 응력을 더욱 부가하여 스프링을 감소시키는 방법이다. 최적의 금형설계를 위해서 다양한 경우의 보토밍 공정 해석 시뮬레이션이 상용 유한요소 해석프로그램 (DYNAFORM)을 이용하여 연구되였다. 보토밍 공정을 적용한 제품의 스프링백 시뮬레이션 결과와 실험 결과와 비교되었고 그 시뮬레이션 결과는 실험과 잘 일치함을 보여 주었다. 결론적으로, 제안된 보토밍 방법은 산업계에서 스프링을 줄이기 위한 실용적인 방법으로 널리 사용될 것으로 예상된다.

광통신용 비구면 렌즈 초정밀 성형 공정 연구 (Study on the Superprecision Glass Molding of Aspherical Lens for Optical Communication Module)

  • 장경수;이태호;노태영;김창석;정명영
    • 한국정밀공학회지
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    • 제27권1호
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    • pp.18-24
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    • 2010
  • Efforts to obtain more efficient coupling of light from a laser diode to a single mode fiber have continued for various applications such as links for optical fiber communication systems. In TO-can package, configuration of optimized aspherical lens is bi-aspheric and its diameter is 2.4mm. We designed and fabricated aspherical coupling lens by means of glass molding technique under consideration of glass shrinkage. By controlling the aspherical profile error and surface roughness which were below 90nm and 10nm, respectively, we obtained the low coupling loss, 5.40dB, which was able to use for coupling a single mode fiber to laser diode.

자동차 계기판용 퍼멀로이 실딩 캔의 성형해석 및 공정설계 (Process Design and Forming Analysis of Permalloy Shielding Can for Instrument Cluster)

  • 김동환;이선봉;김병민
    • 한국정밀공학회지
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    • 제18권2호
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    • pp.177-185
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    • 2001
  • This study shows the process design and forming analysis of permalloy shielding can that support the automobile multi-display parts to indicate the accurate information of car. This study is particularly important, since the strain and thickness of permalloy shielding can is known to affect the magnetic properties such as coercivity and permeability quite thickness of permalloy shielding can is known to affect the magnetic properties such as coercivity and permeability quite sensitively. The objective functions are strain and thickness deviation. The punch radius, die radius and blank holding force are considered as design parameters. Orthogonal array (OA) table and characteristics are applied to neural network (NN) as train data. After training, the optimal and robust condition of design parameters is selected. This study shows the correlation between the design methodology of NN and the statistical design of experiments (DOE) approach.

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전.후방 캔 압출공정의 성형특성 연구 (A Study on the Forming Characteristics of Forward and Backward Extrusions)

  • 심지훈;최호준;옥정한;함병수;황병복
    • 한국정밀공학회지
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    • 제22권3호
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    • pp.86-92
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    • 2005
  • In this paper a forward-backward can extrusion process are analyzed by using rigid-plastic FEM simulation. FEM simulation is conducted to investigate forming characteristics such as deformation modes fur different process parameters. Design parameters such as thickness ratio, punch angle, friction factor and diameter ratio are selected to study the effect of them on the pattern of material flow. The analysis is focused mainly on the influences of the design factors on deformation pattern in terms of forming load, extruded length ratio and volume ratio. It is known for the simulation that the forming load, the length ratio and the volume ratio increase as the thickness ratio (TR), the wall thickness in forward direction to that in backward direction, decreases. The various punch angles have slight influence on the forming load. length ratio and volume ratio. However friction factor have little effect on the forming characteristics such as the forming load, volume ratio and so on. In addition the forming load increases as diameter ratio (DR), the outer diameter of a can in forward direction to that in backward direction, increases. Furthermore the extruded length ratio is lowest with a certain value of DR=0.85 among diameter ratios. Pressure distribution exerted on the die-material interface is illustrated schematically.

전ㆍ후방 캔 압출공정의 성형하중특성 (Characteristics of Forming toad in Forward and Backward Can Extrusion Processes)

  • 최호준;함병수;옥정한;심지훈;김성현;황병복
    • 소성∙가공
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    • 제13권8호
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    • pp.689-695
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    • 2004
  • This paper is concerned with the analysis of the forming load characteristics of a forward-backward can extrusion process. The analysis in this paper is extended to the selection of press frame capacity for producing efficiently final product at low cost. The possible extrusion processes to shape a forward-backward can part with different outer diameters are categorized to investigate quantitatively the forming load, forming energy and maximum pressure exerted on the die-material interface. The categorized processes are composed of combined and/or some basic extrusion processes. After the analysis of the forming load characteristics, the frame capacity of press suitable for a selected process could be determined along with securing the load capacity and with considering productivity. In addition, it is also suggested that different load capacities be selected for different dimensions of a part such as the wall thickness in forward direction. The work in this paper could be a good reference for analysis of complex extrusion and selection of proper frame capacity of press to achieve low production cost and thus high productivity.

사각형 캔 드로잉 다단 공정에서 성형성과 제품형상을 동시에 고려한 초기 블랭크 형상 최적 설계 (Initial Blank Optimization Design of Square Can Multistage Drawing considering Formability and Product Shape)

  • 박상민;김동규;홍석무
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제18권3호
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    • pp.320-326
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    • 2017
  • 다단 딥드로잉 기술은 제품의 생산성 향상과 비용 절감을 위해 휴대폰 배터리 케이스 제품의 생산 공정으로 많이 사용하고 있다. 휴대폰 배터리 케이스는 용량과 강성을 목적으로 세장비가 큰 사각 컵 형상으로 제조된다. 사각 컵 형상의 다단 딥드로잉은 세장비가 크고, 복잡한 변형 형태 메커니즘으로 인한 제품의 좌우 높이 차이가 발생한다. 이로 인해 제품 조립과 표면 품질에 문제가 발생한다. 본 연구에서는 이러한 문제를 개선하기 위해 제품의 높이 차이가 최소가 되는 블랭크 형상에 대해 연구했다. 제품 좌우 높이 차이가 최소가 되는 블랭크 형상을 찾기 위해 최적 설계와 해석을 수행했다. 타원형 블랭크의 장변과 단변을 설계 변수로 설정하고, 목적 함수는 높이 차이가 최소가 되도록, 제품의 두께 감소율이 목표 범위에 도달하도록 설정했다. 또한 최종 제품 형상의 높이를 구속 조건으로 설정하였다. 그 결과 최적 설계를 통한 초기 블랭크 설계로 높이 차이가 최소가 되었으며, 원하는 공정을 지정하여 높이 차이가 최소화 되도록 수행 가능하다. 향후 개발된 자동화 프로세스로 인해 모든 각형 타입의 초기 소재 설계가 가능할 것으로 판단된다.