• 대한기계학회논문집A
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• 제27권1호
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• pp.77-87
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• 2003

The residual stress and birefringence in injection-molded plastic parts can be divided into the flow-induced residual stress and birefringence produced in flowing stage, the thermally-induced residual stress and birefringence produced in cooling stage. However, the physics involved in the generation of the thermally-induced residual stress and birefringence still remains to be understood. Because polymer experiences viscoelastic history near the glass-transition temperature it is hard to model the entire process. Volume relaxation phenomenon was included to predict the final thermally-induced residual stress and birefringence in quenched plastic parts more accurately. The present study focused on comparing the predicted values far thermally-induced residual stress and birefringence with and without volume relaxation behavior (or free volume theory) under free and constrained quenching conditions. As a result, tile residual stress remained as a tensile stress at the center and as a compressible stress near the surface for the free quenching cases. In contract the residual stress remained as a compressible stress at the center and as a tensile stress near the surface fur the constrained quenching cases. The residual birefringence remained as minus values at the center and as plus values near the surface for the free quenching cases. Interestingly the residual birefringence showed minus values in entire zone for the constrained quenching cases. In the prediction of birefringence only the case including free volume theory showed the correct result for the distribution of birefringence in thickness direction.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.386-390
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• 2006

Global consumption of aspheric lens will expand rapidly due to golbal transformation of the electronics based industry to optics based mechatronics. Especially, F-Theta lens is one of important parts in Laser Scanning Unit(LSU) because it affects the optical performance of LSU dominantly. Non axisymmetric machine based processing techologies are required to obtain high accuracy in utlra-precision aspheric core, the most important component in plastic injection molded F-Theta lens assembly. In this study, the core with non-axisymmetric aspheric shape which is used to emit the F-Theta lens was processed using the ultra precision processing technology and the shape accuracy of the core was measured. And the results there of were evaluated and compared with the emitted shape accuracy of F-Theta lens.

• 동력기계공학회지
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• 제3권3호
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• pp.70-75
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• 1999

This study is for the development of tie rod end, a parts of steering system, that would be changed with plastic material. The position of weld line is founded by the analysis of Mold Flow, computer software with FEM(Finite Element Method). Then new mold is designed by consideration with the locations of weld line. PA66(G/F 35%), PA6(G/F 45%), PET(G/F 45%) and PET(G/F 55%) are tested two types loading conditions for selecting suitable material, the requirement tensile load(more 19600N). PA6(G/F 45%) showed high mechanical properties in this study. And then, tensile strength was compared between conventional metal products and the injection molded products which were reinforced with 33%, 34%, 45%. 60% of glass fiber in matrix material. In the case of, the measured two types of tensile load values are 24500N (Method-1), 21560N (Method-2) and weight is decreased by 50% of conventional one.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제9권6호
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• pp.1726-1732
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• 2008

사출성형은 다양한 형태의 제품을 대량 생산할 수 있는 플라스틱 성형 공법중의 하나이다. 플라스틱 제품을 만들기 위해서는 고상의 재료를 액상으로 녹인 후 다시 고상으로 굳히는 과정을 거치는 데, 이 과정 중에 많은 문제점들이 발생을 하게 된다. 과거에는 이러한 문제를 해결하기 위해서 성형 후 금형 설계 변경 등의 시행착오적 방법을 사용하였으나, 성형과정에 대한 사출성형 CAE(Computer Aided Engineering)를 적용함으로써, 사전에 문제점을 파악하는 기술이 도입되었다. 플라스틱 제품의 큰 문제점 중 하나가 치수안정성이다. 특히 박막사출성형품은 게이트의 위치, 냉각채널과 온도에 따라서 변형량이 크게 달라진다. 본 연구에서는 현재 Stackmold방식으로 4개의 Cavity에 4개의 Hot-Runner가 설치된 금형을 통해 생산중인 DVD Tray 박막사출제품의 생산 원가 절감을 위해서 Cavity하나에 한 개의 Hot-Runner를 설계하기 위해서 CAE 해석을 통해 게이트의 위치, 냉각채널과 온도에 따라 비교하여 해석해 최적의 제품 설계를 하였다. CAE 해석에는 상업화된 CAE 프로그램인 Moldflow를 사용하였고, 수지는 PC+ABS를 사용하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권1호
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• pp.186-193
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• 2009

본 논문에서는 전열(마이크로 히터, 센서)을 이용해 금형의 표면을 가열하는 E-MOLD 특허기술을 적용하여 휴대전화용 복합기능 도광판(Prismless LGP)을 제작하고, 전사성을 평가하였다. 이를 위하여 MEMS 공정을 이용하여 복합기능 도광판용 니켈 스탬퍼를 제작하였고, E-MOLD 기술의 핵심인 이동가열코어(movable heated core)가 설치된 금형을 설계, 제작하였다 이를 이용하여 성형조건 중 금형온도를 변화시키면서 복합기능 도광판을 사출성형으로 제조 하였고, 금형온도가 성형품의 전사성에 미치는 영향에 대하여 알아보았다. 또한, 전산모사 프로그램(CAE)을 이용하여 금형온도와 사출시간에 따른 수지의 유동성을 해석하였다. 금형온도에 따른 도광판의 전사성은 $100^{\circ}C$(25.0nm), $140^{\circ}C$(48.4nm), $180^{\circ}C$(52.1nm)로 나타났고, 스탬퍼(52.1nm)와 비교했을 때 $180^{\circ}C$에서 전사성이 가장 우수했다. 전산모사 해석결과에 따르면, 수지의 유동성은 금형온도($50{\sim}180^{\circ}C$)가 증가할수록 향상되었다. 사출시($1{\sim}2sec$)이 길수록 유동성이 감소하는 경향을 $160^{\circ}C$에서 확인하였다. 따라서 수지의 전사성과 유동성은 금형온도에 따라 증가하고, 특히 유리전이 온도($140^{\circ}C$) 이상에서 크게 상승하였다.

• Design & Manufacturing
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• 제10권2호
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• pp.18-23
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• 2016

Injection molded thermoplastic parts may need to be coated to facilitate paint adhesion, or to satisfy other surface property requirements, such as appearance, durability, and weather resistance. In this paper, a two-component polyurethane metering system was developed for the simultaneous injection and surface coating of a plastic substrate. The system was composed of storage tanks, feed pumps, axial piston pumps, mixing head. The tank was designed to be double-jacket structured and fabricated for polyol and isocyanate, respectively. A temperature chamber was used to maintain the material temperature to be $80^{\circ}C$ during flowing from storage tank to mixing head. Inside the chamber, feed pump, low pressure filter, high pressure pump, high pressure filter, pressure sensor, flow meter were installed. A mixing head of L-type was used for homogeneous mixing of polyol and isocyanate. Inside the mixing head, a cartridge heater and a temperature sensor were installed to control the temperature of the materials. The flow rate of axial-piston pump was controlled by using closed-loop feedback control algorithm. The input flow-rates were compared with the measured values. The output error was 6.7% for open-loop control, whereas the error was below 2.2% for closed-loop control. In addition, the pressure generated through mixing-head nozzle increased with increasing flow rate. It was found that the pressure drop between metering pump and mixing-head nozzle was almost 10 bar.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제9권6호
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• pp.1754-1759
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• 2008

일반사출성형에서는 수지가 캐비티 내를 흐르면서 냉각으로 인한 점도의 상승으로 전사성이 급격히 나빠지기 때문에 미세패턴을 가진 성형품을 제작하는데 많은 어려움이 따른다. 이를 해결하는 방법으로 금형온도를 용융된 수지온도 수준까지 순간적으로 표면만을 가열하여 성형시킨 후 급속히 냉각하는 다양한 순간금형가열방식이 있고, 그 중 본 연구에서는 전열가열방식인 E-Mold을 채택하였다. 특히, 마이크/나노 부품 성형에 필수적인 E-Mold 금형설계에 있어 heating line의 배치는 금형의 온도 제어 및 균일한 온도 분포에 절대적인 영향을 미치므로 최적화된 heating line의 배치가 필수적이다. 본 연구에서는 사출공정의 사이클 타임을 최소화하면서 다양한 해석 프로그램을 사용하여 E-Mold의 최적화 설계를 전산모사 하였고, 이를 실험결과와 비교하였다. 먼저, 3D CAD 프로그램인 Pro-Engineer Wildfire 2.0 을 사용하여 E-Mold 금형을 설계하고, ANSYS사의 ICEMCFD 프로그램을 사용하여 MESH 생성하고, ANSYS사의 FLUENT 프로그램을 사용하여 금형의 초기온도 $60^{\circ}C$에서 $120^{\circ}C$와 $180^{\circ}C$까지 가열하는데 걸리는 시간과 냉각시키는데 걸리는 시간 등을 전산모사 하였다. 그리고 Polycarbonate를 이용하여 LGP 도광판을 실제 사출성형하여 얻은 데이터와 비교 분석을 하였다. 전산모사와 실제 사출결과에서 $3{\sim}4$초가량의 차이가 나타났지만 실제 사출시 고온의 용융된 플라스틱 수지에 따른 냉각시간의 오차를 생각한다면, 전산모사와 실힘결과는 거의 일치한다고 볼 수 있다. 따라서 본 체계적인 전산모사방법을 통해 E-Mold의 Heating Line 최적화 설계가 가능하다는 것을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권3호
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• pp.1241-1246
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• 2014

일반적으로 감속기, 모터 등과 같은 동력 전달시스템에 의해 발생하는 진동, 소음 등은 취출로봇의 효율성, 내구성, 정밀도와 신뢰성 등을 결정짓게 된다. 본 연구는 유한요소해석을 통하여 취출로봇 구조물의 안전성을 평가하고자 한다. 취출로봇은 사출물을 한 곳에서 다른 곳으로 이송시키는 자동화 로봇이다. 취출로봇 구조는 가로 1300mm, 세로 670.5mm, 높이 670mm 이고, 구조물의 무게는 380kg이다. 자중해석을 통하여 자중과 하중에 의한 변위와 등가응력을 확인하고, 모드해석을 통하여 취출로봇의 고유진동수를 찾는다. 응답해석을 통하여 취출로봇의 고유진동수에 대한 변위와 가속도 응력을 확인하고자 한다. 또한, 취출로봇 구조를 변경해가면서 해석을 반복하여 결과를 확인하고 구조물의 안전성 여부를 판단한다. 이들 해석결과들은 취출로봇의 진동을 저감시키는데 유용하다.