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CAE

CAE-사출성형해석(Moldflow)

by 뭉형 2022. 4. 27.

Midplane : 3D CAD 모델을 Midplane 형태로 바꾸는데 상당한 노력과 시간을 필요로 하며 정확한 형상을 표현하기 힘들다. 또한 모든 요소들의 두께를 각각 입력하여야 한다. 그러나 일단 Midplane mesh가 완성된 후에는 두께 변경과 형상 변경이 용이하다는 장점이 있다. Dual-domain : 3D CAD 모델을 그대로 사용하므로 해석을 위한 형상 변경이 전혀 필요 없고, mesh를 생성하면 자동으로 모든 요소의 두께가 자동으로 계산되어 설정된다는 장점이 있다. 또한 필요한 경우에는 Midplane과 같이 일부 요소들에 대해서만 인위적으로 두께를 변경할 수 있다는 장점이 있다. Dual-domain을 이용할 경우 해석 준비 과정에 필요한 시간은 Midplane에 비하여 1/5~1/10 정도이다. 3D : 평판 모델의 범주를 벗어난 두꺼운 제품에 대한 3차원 유동해석을 위한 형식이다. Tetrahedral 요소를 사용하며, 두께 방향으로 실제 3D mesh를 최소 6 layer 이상 생성하여 해석한다. 평판 모델이 아닌 범주란 두께가 상당히 두꺼운 모델의 경우, 두께 편차가 상당히 큰 모델의 경우, 두께와 폭의 구분이 힘든 모델 등이다. 두께 방향을 포함한 3차원 유동해석을 수행하며, 수지의 열 손실도 평판 방향뿐만 아니라 벽면 방향도 함께 계산한다. 또한 관성과 중력을 고려한 해석이 가능하다. Insert molding 해석, Two-shot sequential overmolding 해석과 같은 특수 성형해석은 3D로만 수행 가능하다. 그러나 3D의 경우 mesh 수의 증가로 대형 모델의 해석에는 적용하기 어렵고, 해석 수행 시간도 증가하며, 해석 결가의 분석이 유리하지 않다. 특히 변형 해석에서 CRIMS 모델을 사용할 수 없다는 단점이 있다.

ASMI에서는 다양한 형태의 3D CAD 모델을 사용할 수 있다. ASMI Synergy를 이용하여 stl 또는 igs 파일의 변환이 가능하고, ASMDL(Autodesk Simulation Moldflow Design Link)을 사용하는 경우는 다양한 형태의 모델을 추가적으로 변환할 수 있다. 일반적으로 해석을 위하여 사용하는 CAD 모델의 형태를 크게 세 가지로 나눌 수 있는데 mesh로 구성된 .stl 과 surface로 구성된 igs, solid로 구성된 .ipt(Inventor), pat(Pro-E, UG), .x_t,  .catpart(CATIA)로 구분된다. 이들 세 가지 모델 형태에는 장단점이 서로 있지만 일반적으로 stl 보다는 surface 모델, surface 모델보다는 solid 모델을 이용하여 mesh를 생성하였을 때 mesh 품질이 우수하다. 또한 CAD 또는 mesh 전문 소프트웨어에서 mesh를 생성시킨 후 ASMI로 import 하는 경우에는 일반적으로 .pat 또는 .unv 파일 형식들을 사용하는 경우가 많다.

.stl 파일은 3D CAD에서 mesh 구조로 생성된 면 모델로써 RP(rapid prototyping)과 CAM 용도로 널리 사용되는 파일 형식이다. .stl 의 장점은 import시 항상 손실이 거의 없는 장점이 있지만, mesh 품질이 좋지 못한 단점이 있다. 특히 round 부분의 mesh 수를 줄이기 위해서는 CAD에서 .stl 변환 시 적절한 chord height를 사용하여야 한다.

.igs 파일은 대부분의 2D, 3D CAD에서 선과 면을 주고받기 위한 국제적으로 통용되는 파일 형식이다. 러너와 냉각 채널을 CAD에서 선으로 설계하고 이를 Moldflow로 import 하려고 한다면 반드시 .igs 포맷을 사용하여야 한다. .igs 파일의 변환은 Synergy translator와 ASMDL Translator 모두 사용 가능하다. 또한 .igs 파일의 경우 면과 면 사이가 일정 공차 범위에서 분리되어 있어서 import 시에 적절한 공차를 설정하여 면들을 stitch 하여야 한다.

.ipt(Inventor) .prt(Pro-e, UG) .x_t(Parasolid) .catpart(CAITA) 다양한 3D CAD의 파일을 ASMDL을 이용하여 NURBS로 변환하여 "Surface"을 import 하거나 native CAD로 "Body"를 direct import 할 수 있다. 특히 각각의 CAD 어셈블리 파일 형식을 "Direct import"를 사용하여 import 하는 경우 각 부품의 mesh를 동시에 생성을 할 수 있으며, 각 부품의 접촉면의 mesh가 완벽하게 일치하여 보다 신뢰성 높은 mesh를 만들 수 있다.

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