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스마트공장(Smart Factory)을 위한 사출성형 모니터링 및 최적화 기술

편집부 2021-01-31

플라스틱 관련 사업에 필요한 우수한 인력양성을 위해 최선을 다하는 ㈜우진플라임 기술교육원

지난 1월호까지 연재해왔던 ㈜우진플라임 기술교육원의 “사출 성형품에 나타날 수 있는 트러블 종류와 해결방법”이 일단락되면서, 마침 우진플라임 기술교육원의 ‘2021년도 연간 교육 일정’이 발표되어 이번 2월호에서는 우진플라임 기술교육원에 대한 소개와 더불어 2021년 연간 교육 일정을 소개하는 것으로 기술연재를 대신에 하고자 한다.다음 호부터는 우진플라임 기술교육원의 강사진이 소개하는 플라스틱 관련 기술을 계속 연재해나갈 예정이다.㈜우진플라임 기술교육원은 기술인력 부족과 교육 시설 부재로 고민하는 산업계의 요구를 수용하여, 2007년 40억 원을 투자해 설립하였으며, 매년 약 2,000명의 수료생을 배출하는 사출성형/사출 금형 직업능력개발시설(고용노동부 지정)이다.“技術敎育의 最高를 指向한다”라는 원훈을 바탕으로 생산현장의 경력 10년 이상의 교·강사들이 전공 분야별(사출성형/사출 금형)로 초급, 중급, 고급으로 세분화하여 교육 훈련을 진행하고 있으며, 커리큘럼 역시 NCS* 기반으로 구성되어 체계적이고, 효율적으로 학습할 수 있도록 지원하고 있다.* 국가직무 능력표준(NCS, National Competency Standards)은 산업현장에서 직무를 수행하기 위해 요구되는 지식·기술·태도 등의 내용을 국가가 체계화한 것(www.ncs.go.kr 참고)대한민국 최초이자 최고의 사출성형/사출 금형 전문교육 훈련기관으로 인정받고 있는 ㈜우진플라임 기술교육원은 사업주훈련 이외에도 정부 지원사업을 적극적으로 수행하여, 2020년까지 총 29,000명의 수료생을 배출하였으며, 채용예정자(구직자)과정 수료자 연간 100여 명의 취업 연계를 진행하였다.

취재부 2021-01-31

화학연, 빛의 연쇄증폭 반응 보이는 광사태 나노입자 세계 최초 발견, 네이처紙 표지 장식

편집부 2021-01-21

KIST, 창업 유도형 R&D 사업 수행을 통한 창업기업 3개 社 설립 및 초기투자유치

- 창업아카데미 런칭, 민간전문가 협력을 통한 한국형 창업생태계 구축 추진한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 과학기술정보통신부의 창업유도형 연구개발 과제인 ‘바이오스타’ 사업 수행의 결과로 기술출자 회사 3개사(㈜티씨노바이오사이언스(박찬선 대표), ㈜바이오소닉스(신경식 대표), ㈜메디케어텍(전한용 대표))를 설립하였으며, 창업 초기 약 33억 원 규모의 투자유치에 성공했다고 밝혔다. 창업 이전부터 민간투자기관과의 연계를 통해 꾸준히 창업기술과 아이템을 숙성시키고, 사업적인 역량을 키우는 등 출연연과 예비창업자, 민간전문가가 함께 협력하여 지원했던 3개의 예비창업팀을 모두 창업으로 이끌어 내고 초기투자를 성공시켰다는 데 의미를 둘 수 있다.< 바이오스타 사업 개요 >1. 배경 및 목적 ◯ 배경: ｢바이오경제 10대 활성화 프로젝트 추진방안(안)｣(’16.5월, 국과심)의 창업 유도 R&D 지원의 일환으로 과기부에서 사업 기획 ◯ 목적: 예비창업팀에 인프라 제공, 공동연구수행, 사업화 활동 지원을 통한 출연(연) 창업의 새로운 패러다임 제시2. 사업 개요 ◯ 사업명: 「바이오 기업 출신 연구자 창업지원 사업」(이하 ‘바이오스타’) ◯ 주요 내용: 예비창업팀 3팀을 선정하여 후 KIST 연구자와 매칭, 공동 연구‧장비‧인력 활용을 통해 KIST 기술출자기업 설립지원3. 창업지원 활동KIST는 이러한 성과를 도출하기 위해 과기정통부 바이오스타 사업 수행을 통해 바이오 분야 창업에 정통한 외부전문가를 사업기간 동안 KIST 연구원으로 채용하고, 창업 활동에 몰두할 수 있도록 인프라를 구축하였다. 연구개발 측면에서는 연구자 매칭, 연구공간 및 사무공간 제공, 연구시설‧장비 제공 등을, 사업화와 관련해서는 특허 포트폴리오 구축, 창업팀 빌딩, 사업계획수립, 투자계획수립, 마케팅 전략, 상표 출원 및 등록 등을 투트랙으로 지원하였다.해당 사업으로 외부전문가로 선발된 ㈜티씨노바이오사이언스 박찬선 대표는 KIST 화학키노믹스연구센터 한서정 박사와 항암제를, ㈜바이오소닉스 신경식 대표는 KIST 뇌과학연구소 강지윤 박사와 알츠하이머 조기진단 키트를, ㈜메디케어텍 전한용 대표는 KIST 헬스케어로봇연구단 김천우 박사와 이비인후과용 의료기기를 각각 개발해왔다. 이와 동시에 창업에 필수적인 창업 기반 기술(특허)의 포트폴리오 구축, 사업계획 수립, 창업팀 빌딩, 투자유치계획의 수립 등 사업화 활동을 병행 지원한 결과 3개의 창업기업은 국내 대형 투자사인 H사의 투자를 비롯하여 홍릉 클러스터 창업기업 육성을 위해 결성된 ‘홍릉특구펀드’1) 등으로부터 33억 원 규모의 투자유치에 성공했다. 홍릉특구펀드: KIST, 홍릉지역 대학, 중견기업, 지자체가 결성한 국내 최초 출연연 주도의 과학기술창업 특화 펀드(운용사 케이그라운드벤처스)이 외에도 KIST는 제도의 개선, 민간전문가와의 협업을 통한 직접 사업화, 즉 창업을 기술사업화의 중점목표로 설정하여 추진해왔으며, 특히 장기적인 관점에서의 성과 창출을 목표로 ㈜이마고웍스2), ㈜엔엠디바이오, ㈜시프트바이오 등 바이오 분야 전문기업을 포함하여 2020년에만 7개3)의 기업을 설립하였다. 이러한 직접 사업화의 시도는 기존의 기술이전 방식(공급자 중심, 일회성)에서 탈피하여 출연연과 창업기업, 민간투자기관이 함께 기업 성장의 책임을 분담하는 새로운 패러다임으로의 전환이라고 볼 수 있다.이마고웍스는 ’19년 11월에 설립, TIPS 투자를 비롯하여 국내 탑티어 투자기관으로부터 35억 원 규모의 시리즈 A를 유치KIST는 2014년부터 2020년까지 24개의 기업을 설립(과거 15년간 15개 기업설립), 창업의 양적 성장을 창출㈜티씨노바이오사이언스 박찬선 대표는 “바이오스타 사업을 수행하며 창업을 준비하는 동안 초기기업으로서 많은 역경을 겪었지만, KIST의 적극적인 지원 덕분에 좋은 결과를 얻을 수 있었으며, 향후 한서정 박사 연구팀과의 지속적인 협력 연구를 통해 추가 기술이전 등 사업화를 추진할 계획”이라고 밝혔다.KIST 윤석진 원장은 “2021년에는 그동안 KIST에서 추진해오던 창업지원 프로그램과 역량을 집중해 한국형 창업생태계의 새로운 모델인 창업아카데미를 출범시키고, 나아가 인근 대학 및 병원, 연구소 등 지역 유관기관 및 민간 투자기관과의 협업을 통해 홍릉을 미래 바이오·의료산업을 견인하는 혁신 클러스터로 발전시킬 것”이라고 밝혔다.한편, KIST는 지난해 8월 홍릉강소특구 지정과 동시에 기술 핵심 기관(KIST, 경희대, 고려대) 중심의 클러스터형 창업 생태계4)를 구축 또한 추진하고 있다. 인턴형 창업 교육, 오디션형 창업경진대회5), 전방위 창업컨설팅, 확정적 투자연계를 골자로 하는 창업아카데미 런칭을 준비하고 있으며, 이를 통해 그동안 산발적으로 진행되었던 창업기업 투자유치, 마케팅 활동 지원, 창업 지원사업 등을 프로그램화하여 창업기업의 안정적 성장을 지원할 예정이다. 홍릉펀드 결성, 홍릉투자기관협의체(국내 다수 투자기관 참여 및 창업기업 사업화 지원 추진) 창업경진대회 심사역을 투자기관이 수행, 예비창업팀에 대한 멘토매칭을 통해 창업 시 초기투자 확정 연계< 바이오스타 기업 개요 >㈜티씨노바이오사이언스1. 개요 ◯ 기업명: ㈜티씨노바이오사이언스, TXINNO Bioscience Inc. ◯ 운영인력: 박찬선 외 7인 ◯ 총자본금: 166백만 원 ◯ 사업분야: 저분자 혁신 항암제(표적/면역항암제) 개발 ◯ 투자유치: 25.5억 원(엔젤 투자 및 Pre-A, 정부 과제연계투자 포함)2. 사진 및 기술설명 ◯ 저분자 물질로서 글로벌 경쟁력이 있는 항암 표적을 선정해 후보 약물을 개발하고 있으며 기본적인 신약 탐색 연구를 위한 내부 인프라 구축(광교)◯ 자체적으로 구축한 신약개발 플랫폼을 활용하여 빠른 연구를 통해 경쟁력을 확보 예정이며 KIST를 포함한 여러 기관과 파이프라인별 공동 연구를 진행 중㈜바이오소닉스1. 개요 ◯ 기업명: ㈜ 바이오소닉스, Bioxonics Co., Ltd. ◯ 운영인력: 신경식 외 3명 ◯ 총자본금: 143백만 원 ◯ 사업분야: 알츠하이머 치매 조기 진단 키트 개발 ◯ 투자유치: 4억 원 투자유치 (홍릉특화펀드 및 한국과학기술 지주 투자)2. 사진 및 기술설명 [개발 아이템 구성] ◯ 알츠하이머 치매 진단을 위한 진단용 카트리지와 진단알고리즘이 탑재된 진단 리더기 개발 ◯ 진단 카트리지에서 혈액을 투입 → 카트리지 내 전기화학 센서 신호를 리더기에서 측정 → 진단알고리즘에서 알츠하이머 치매 여부 판단㈜메디케어텍1. 개요 ◯ 기업명: ㈜메디케어텍, Medicaretec Co., Ltd. ◯ 운영인력: 전한용(現㈜메디케어텍 대표이사) 외 1명 ◯ 총자본금: 112백만 원 ◯ 사업분야: 내시경 카메라가 결합된 이비인후과용 벤더블 블레이드 개발 ◯ 투자유치: 4억 원 투자유치 (홍릉특화펀드 및 한국과학기술 지주 투자)2. 사진 및 기술설명 [개발 아이템 구성 및 디자인] ◯ 벤더블 블레이드 및 일체형 내시경 카메라가 적용된 이비인후과용 수술 장치 개발 ◯ 기존 장치에 비해 수술 편의성이 높고 수술 시간 및 수술 비용의 감소 기대문의: 기술사업화실 김태민 실장(T.02-958-6132, 010-9012-7360, tmkim@kist.re.kr)

편집부 2021-01-20

통증 없이 붙이는 주사 – 나노 마이크로 DNA 니들 패치 기계연 2020년 최우수연구성과 선정

- 전략조정본부 정준호 본부장 연구성과, 올해의 10대 기계기술 이어 최우수 연구상 선정 영예한국기계연구원 박상진 원장(오른쪽)과 정준호 전략조정본부장(왼쪽)이 2020년 12월 23일(수) 열린 제44회 창립기념식에서 최우수 연구상을 시상하고 기념사진을 찍고 있다.한국기계연구원(원장 박상진, 이하 기계연)의 2020년 최고 연구성과에 통증 없이 약물을 전달하는 나노 마이크로 DNA 니들 패치 기술이 선정됐다. 한국기계연구원 정준호 전략조정본부장기계연은 전략조정본부 정준호 본부장의 나노 마이크로 DNA 니들 패치 기술을 2020년 최우수 연구성과로 선정하고, 2020년 12월 23일(수) ‘한국기계연구원 제44주년 창립기념식’에서 시상했다.정준호 본부장은 나노 패터닝 기술을 이용하여 세계 최초로 DNA를 이용한 니들 패치를 개발하는 데 성공하고, 연구소기업을 설립하여 기술사업화에 힘쓴 공로를 인정받았다. 정 본부장은 2019년 10월 과학기술정보통신부와 한국과학기술 기획평가원이 선정한 ‘2019 국가연구개발 우수성과 100선’, 한국기계기술단체총연합회 선정 ‘2020년 올해의 10대 기계기술’에 꼽힌 데 이어 2020년 기계연 최우수연구성과에도 선정되는 영예를 안았다.< 나노 마이크로 DNA의 체내 전달 원리 >DNA 니들에 유효물질을 탑재해 피부에 부착하면 니들이 피부의 각질층을 뚫고 들어가 피부 안쪽에서 융해되고, 유효물질이 DNA와 함께 체내로 흡수된다.나노 마이크로 DNA 니들 패치는 3차원 나노 패터닝 기술로 만든 DNA 니들을 피부에 부착해 통증 없이도 백신 같은 원하는 유효성분을 피부 내로 흡수시킬 수 있는 기술이다. DNA 니들은 연어의 정소에서 추출한 대략 2㎚ 직경의 나노섬유인 천연 연어 DNA와 약물, 정제수만을 혼합하여 만든다. 연어 DNA는 치료 등 의약품 소재로 이미 활용되고 있으며, 체내 주입 시 안정성이 뛰어나 국내외 임상시험 통과 가능성이 높을 것으로 기대된다. < 2㎚ 직경 나노섬유인 연어 DNA로 제조한 200∼1,000㎛ 니들 패치 >200∼1,000㎛ 길이 DNA 니들을 확대한 광학현미경(optical microscope) 이미지또한, 연어 DNA에는 세포 재생을 촉진하는 특성이 있어 DNA 니들에 포함된 약물의 체내 활성화에도 도움이 된다. 아울러 냉장 또는 상온에서 제작하며, 어떠한 화학 공정도 포함되지 않아 약물이 변형되거나 손상될 가능성이 적다는 것도 장점이다. 독감백신과 유사한 분자량(70kDa)의 형광물질인 FITC(Fluorescein isothiocyanate)를 니들의 끝단에 주입한 650㎛ 길이 DNA 니들의 광학현미경 이미지(좌), 공초점 현미경(confocal microscope) 이미지(중), 5㎜ 직경 DNA 패치 상단 면의 공초점 현미경 이미지(우) 앞으로 다양한 약물에 맞춰 신속하게 나노 마이크로 DNA 니들을 제조할 수 있는 플랫폼 기술을 개발하고, 수십 마이크로미터(Micrometer/1백만 분의 1m) 직경의 DNA 니들 끝부분에 약물을 주입할 수 있는 수십 피코리터(Picoliter/1조 분의 1리터)급 정밀도를 갖는 약물주입 장비 개발도 마쳤다. DNA 니들 패치 제조 과정이 기술의 핵심 원천기술은 국내에 특허로 등록되었고 미국과 일본, EU를 포함한 해외 7개국에 특허를 출원했으며, 이를 바탕으로 연구소기업을 설립하고 기능성 미용 DNA 니들패치 상용화에도 성공했다.정준호 본부장은 “원천기술부터 대량제조기술, 상용화 기술까지 개발에 성공한 성과”라며, “향후 임상시험을 거쳐 독감이나 새로운 유행성 바이러스 백신이 탑재된 DNA 니들 패치를 실용화하기 위해 노력하겠다”고 말했다.한국기계연구원 최우수 연구상은 1993년부터 탁월한 연구성과를 거둬 과학기술계와 산업계에 기여하고 연구원의 명예를 높인 연구자를 선정해 수여해왔다.

편집부 2021-01-17

KIST, 제올라이트 기반 나노 촉매개발로 암모니아에 저장된 수소추출 효율 2.5배

- 대용량 수소운송 방안으로서 암모니아의 상용화 발판 마련 우리의 일상생활로 다가오고 있는 수소 경제에서는 현재의 석탄이나 석유처럼, 생산된 수소를 생산지에서 수소가 필요한 곳까지 먼 거리를 운반하고, 국가 간 수출입이 이루어져야 한다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 수소·연료전지연구단 손현태, 윤창원 박사 연구팀이 수소가 저장된 암모니아를 분해하여 수소를 추출하기 위해 사용되는 값 비싼 귀금속인 루테늄(Ru)*의 사용량을 60% 줄인 나노 금속 촉매를 개발했다고 밝혔다.* 루테늄 금속: 원자 번호 44번의 금속, 단단하며 은백색을 띠는 값비싼 백금족 원소.수소의 장거리 운송을 위해서는 액체 형태의 수소로 저장하여 운송하는 방식이 고려되고 있는데, 최근 암모니아가 새로운 수소 저장체로 떠오르고 있다. 액화 암모니아(NH3)는 액화 수소보다 50% 많은 용량의 수소를 저장할 수 있으며(108kg-H2/m3), 암모니아를 고온에서 분해하게 되면 오직 수소와 질소 기체만이 생산되기 때문에 이산화탄소 배출을 최소화할 수 있다. 또한, 암모니아는 현재 전 세계적으로 연간 2억 톤 이상이 생산되어 산업에 사용되고 있어 현존하는 대용량 저장 및 장거리 운송을 위한 인프라를 그대로 사용할 수 있다는 장점이 있다.하지만, 암모니아에서 수소를 추출하는 분해반응 자체가 높은 온도와 압력에서 진행되기 때문에 상당히 많은 열을 공급해야 한다는 문제가 있다. 일반적으로 고체 파우더 형태의 촉매를 반응 중에 함께 사용하면 반응 온도를 낮출 수 있지만, 기존 개발된 루테늄 금속기반 촉매는 가격이 매우 비싼 데다가 내구성이 좋지 않아 주기적으로 새로운 촉매로 교체해야 한다.KIST 연구진은 루테늄 금속 입자와 제올라이트*를 진공에서 열처리하여 강하게 결합해, 나노미터(10억 분의 1미터) 크기 혹은 그보다 작은 루테늄 금속 입자가 제올라이트 지지체의 각 구멍 안에 고르게 담긴 암모니아 분해용 촉매를 개발하였다. * 제올라이트: 실리콘과 알루미늄의 혼합산화물로써 나노미터 단위의 미세 구멍으로 연결된 결정형 광물의 일종. 촉매 지지체로 자주 사용되며, 그 종류에 따라 수 나노미터에서 수십 나노미터 크기의 구멍이 연결된 구조로 존재한다. 개발된 촉매는 암모니아 분해 성능이 기존 상용 촉매보다 2.5배 이상 좋아 루테륨 금속을 기존의 40%만 사용하고도 동일한 효율을 얻을 수 있었다. 또한, 나노미터 단위의 매우 작은 루테늄 금속 입자가 높은 반응 온도에서도 안정적으로 존재하기 때문에, 기존 촉매의 상용화에 큰 걸림돌이었던 낮은 내구성 문제를 해결할 수 있을 것으로 예상된다.KIST 손현태 박사는 “개발된 촉매는 결정형 광물인 제올라이트에 1나노미터 크기의 루테늄(Ru) 금속이 고르게 퍼져있는 형태로, 촉매 성능 및 내구성이 기존 보고된 촉매보다 높아 암모니아로부터 고순도의 수소를 생산하는 공정의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 보인다”라고 말했다. 또 윤창원 박사는 “암모니아를 이용한 대용량 수소 운반의 중요성은 날로 커지고 있으며, 선진국 간의 관련 원천기술 확보가 치열하다. 본 촉매를 현재 연구 개발 중인 대용량 암모니아 분해 수소생산 공정에 적용하면 궁극적으로 국가 간 대용량 수소운송 상용화에 도움이 될 것”이라고 기대했다.본 연구는 산업통상자원부(장관 성윤모) 지원을 받아 한국에너지기술평가원 신재생에너지핵심기술개발사업으로 수행되었으며, 이번 연구결과는 에너지 환경 분야 저명 국제 학술지인 ‘Applied Catalysis B-Environmental’(IF: 16.683, JCR 분야 상위 0.943%) 최신 호에 게재되었다.* 논문명: Highly monodisperse sub-nanometer and nanometer Ru particles confined in alkali-exchanged zeolite Y for ammonia decomposition문의: 수소·연료전지연구단 손현태 선임연구원(02-958-5241, 010-3888-6762, sohn@kist.re.kr)

편집부 2021-01-10

우리 생활에 없어서는 안될 유용한 플라스틱 제품을 만드는 사출성형기 이야기 30

기고 : LS엠트론 김영기 고문010-6603-8210 / ykkim2025@gmail.comINJECTION MOLDING MACHINES 최적 사출성형공정과 성형 불량의 종류1. 사출성형공정기계 변수는 요구하는 특성의 성형품을 얻기 위해서 사출성형기나 추가장치에 직접 입력하는 설정값이다. 기계 변수는 다른 기계로의 생산조건과 성형품 특성 사이의 절대적으로 동등한 상호 데이터의 전송이 가능하지 않다. 기계 변수와 성형품 공정데이터 사이의 관계는 경향적으로는 같지만, 기계에서 기계는 절대적으로 다르고, 더구나 스크류나 스크류 팁과 유압 부품의 마모 이유로 시간이 지남에 따라 변할 수 있다.공정변수는 용융재료의 압력과 온도 및 시간과 금형 벽 온도 같은 금형 캐비티 내에서 성형품 생산 관점으로 본 사출성형공정을 뜻한다. 공정변수는 기계의 독립적인 용어로 실제로 발견되고 전달될 수 있다. 공정변수가 재현성을 가질 때만 성형품이 동일한 특성을 갖는다. 내부특성은 원재료의 분자량, 배향, 내부응력, 결정화도, 첨가제의 분포와 배향 같은 성형품의 내부구조에 대한 정보이다. 성형품의 외부특성은 치수와 공차, 형상, 표면 정도 그리고 성형품의 기계적, 광학적, 전기적 특성 같은 기능적인 특성이다. 특정 기계의 사출성형공정에서 공정데이터는 설정값과 사출 금형 그리고 사용된 플라스틱 재료로부터 얻는 중요한 결과이다. 그들은 개별작업단계에서 측정하여 저장되어 추가 평가와 감시를 위해 활용될 수 있다. 사출성형공정에서 가장 잦은 방해요소, 즉 온도와 점도 변화, 계량에서의 양 변화, 스크류 팁의 부정확한 동작 등이 공정데이터에 의해 기록될 수 있고 품질확보를 위해 사용된다. 공정변수가 상응하게 평가되고 방해요소에 대한 결론을 알기 위해서 언제 어디서 어떻게 측정되는지 반드시 알아야 한다. 그래서 작업과 금형 및 사출성형기의 기능을 좀 더 세밀하게 조명하는 것이 필요하다.2. 사출 금형의 열 균형열가소성 플라스틱에서 폴리머 용융은 항상 사출에서 냉각된다. 하지만 실내온도와 비교해서 이것은 냉각뿐만 아니라 가열을 의미할 수 있다. 이것은 필요한 혹은 요구하는 금형 온도에 따라 다르다. 사출성형에서 사출 금형 내에 여러 열 변화가 나타난다.이 열 변화는 하기와 같이 구분된다. - 금형과 주변환경과의 열교환 (복사, 전도, 대류) - 용융재료에 의해 유입된 열의 양 - 냉각 매체에 의해 유입되거나 유출된 열의 양열가소성 플라스틱 재료를 성형하기 위한 금형에서 플라스틱 재료와 금형 간의 열교환은 열 균형에 있어 매우 중요한 역할을 한다. 용융재료는 성형온도에서부터 이형 온도까지 가능한 한 빨리 냉각되어야 하기 때문이다.성형업체에서 일반적으로 사용하고 있는 수동조작용 온도 컨트롤러를 발견할 수 있는데, 압력변화, 냉각수 인입 온도, 냉각 배관 내의 오래된 침전물 같은 방해물들이 제품특성에 영향을 미친다. 이러한 문제해결을 위해서 제어장치에서 크로즈드 루프로 제어하는 금형 냉각 시스템인 마이크로 템프를 추천하고 있다. 즉 열전대에 의해서 금형 온도가 직접 측정되고 냉각수 조절 밸브에 의해서 크로즈드 루프로 제어된다.2.1. 금형 벽 온도금형 벽 온도란 사이클 중 금형 캐비티의 표면 온도를 의미한다. 금형 벽 온도는 생산시간과 성형품의 품질을 명백하게 결정하는 영향을 주는 요소이다. 초기에는 가능한 낮은 추천 온도로 시작한다. 캐비티와 금형 벽 온도가 높아지게 되면 다음과 같은 현상이 나타난다. - 결정화도가 증가하고 균일한 내부구조를 가지게 된다. - 전후 수축은 감소하지만, 성형수축은 증가한다. - 열 변형 온도가 증가한다. - 내부응력이 감소한다. - 분자배향이 감소한다. - 제품의 변형(휨)이 감소한다. - 캐비티 표면의 미세한 부분까지의 전사 성능이 향상된다. - 유동 저항이 감소한다. - 냉각시간이 증가한다. (대략 2% / ℃)금형 벽 온도의 크기뿐 아니라 금형 캐비티 벽면의 균일한 온도분포에 의해 야기되는 균일한 냉각 또한 매우 중요하다. 금형 벽의 국부적인 온도 편차가 상이한 내부응력과 그에 따른 변형 같은 상이한 변형을 일으킬 수 있다.2.2. 마이크로 템프지금도 금형 냉각을 위해서 여전히 수동으로 조작하는 냉각수 컨트롤러를 볼 수 있다. 결과적으로 데이터에 의한 개별냉각 회로에 대한 냉각수의 신속하고 재현성 있는 양을 제어할 수 없다. 더구나 압력변화, 냉각수 인입 온도의 변화, 냉각로에서의 장기침전 등의 방해요소가 나타나 제품의 특성 즉 치수나 수축 등에 영향을 준다. 금형 냉각에 대한 새로운 문제해결을 위해 컨트롤러에 의한 오픈 루프 혹은 크로즈드 루프 제어를 선택할 수 있는 금형 시스템인 마이크로 템프를 제공하고 있다.오래 사용한 금형에 추후 열전대를 설치하는 것은 어렵다. 수동조작 밸브의 대체로 사이클 당 필요한 솔레노이드 밸브의 개방시간이 제어장치에서 설정될 수 있다. 유량제어 밸브의 사용으로 냉각 회로에서 압력변화가 자동으로 보상된다.신규 금형 설계 시 냉각로와 금형 벽 사이에 금형 벽 온도 측정을 위해 열전대가 설치되어야 한다. 열전대 연결이 수동 혹은 자동의 퀵 커플링을 위해 표준화된 커넥터에 결합되어야 한다.정밀한 사출 성형품을 위해 금형 내 각 회로는 금형 벽에 열전대가 설치되어야 한다. 결과적으로 금형 내 온도조건이 완전하게 기록되고, 방해요소가 나타나더라도 일정하게 유지될 수 있다. 열전대 설치를 위한 추가비용은 대부분의 경우, 기능성 성형품의 금형은 전체 금형 비용의 2% 이내이다. 더구나 임의로 설치한 열전대로 주요한 성형품 구역이 고정도 치수 요구 혹은 변형문제와 함께 기록될 수 있다. 다 캐비티 금형에서 전체 금형의 온도조건이 금형 캐비티 내의 개별 측정을 토대로 가끔 이용될 수 있다.2.2.1 마이크로 템프 프로그램프로그램 마이크로 템프는 유량조절 밸브에 의한 냉각수 공급으로 금형 온도를 위해 온도 센서가 금형에 설치되어 있느냐 없느냐에 따라 크로즈드 루프 혹은 오픈 루프 제어로 구분된다. 하나의 금형 온도 센서를 제어하기 위해서 유량조절 밸브와 유량조절기구가 각각 지정 설치된다.입구의 열전대는 냉각수 온도를 감시하고 한계 값을 초과할 경우 에러 메시지가 표시된다. 만약 유량제어 장치가 설치되어 있으면 각각 냉각 회로의 최소유량을 감시하고 미치지 못하면 에러 메시지가 나타난다.상기 화면에서 각각의 존에 0에서 3의 숫자 입력에 따라 해당 냉각 회로가 하기와 같은 특정 운전상태로 전환된다. - “0” = 밸브 닫힘 - “1” = 금형에 열전대 없는 운전 모드(오픈 루프) - “2” = 금형에 열전대 있는 운전 모드(크로즈드 루프) - “3” = 밸브 열림■ 인입 온도감시인입 온도감시를 위해서 설정값과 실제값의 최대편차를 입력할 수 있다. 만약 실제값이 설정한 최대편차를 초과했다면 에러 메시지 “인입 온도 이상”이 표시된다. 감시는 밸브가 개방될 때 설정한 지연시간과 함께 시작한다. ■ 금형에 열전대 없는 운전 모드(오픈 루프)금형에 열전대가 장착되어있지 않은 경우에 화면의 해당 회로 상태에 “1”을 입력해야 하고 유량은 l/min 란에 설정해야 한다. 사출 시작과 함께 냉각수 밸브가 산출된 냉각시간 동안 설정한 유량을 개방한다. 자동과 수동모드를 위해서 별도의 유량을 입력할 수 있다. 온도의 실제값은 열전대가 없어 측정할 수 없으므로 “***”로 표시된다.■ 금형에 열전대 있는 운전 모드(크로즈드 루프)화면에서 금형 온도에 대한 필요한 설정값이 입력되고 화면의 해당 회로 상태에 “2”를 설정해야 한다. 수동모드에서 해당 냉각수 밸브가 설정값 온도를 초과하면 열리고 온도가 낮으면 닫힌다. 자동모드에서는 제어장치가 최초 조정단계 혹은 제어 편차를 초과했을 때 제어변수를 자동으로 결정한다, 냉각 혹은 온도제어시스템이 밸브의 동작 유무에 따라 자동모드에서 10회의 성공적인 사이클 동안 최소 20의 금형 온도변화가 열전대에 의해서 측정될 수 있다.만약 이런 경우가 아니라면 화면상에서 조정 에러 태그 “EF”가 설정되고, “냉각 너무 약함” 혹은 “온도제어장치 필요”가 표시된다. 새로운 사이클이 중단되고 경보 램프가 켜진다. 해당 값을 설정하고 사이클이 새롭게 시작된다. 이후 냉각수 밸브가 계산된 시간 동안 사출 시작 시에 항상 작동한다.■ 유량 감시밸브가 냉각 회로에서 개방되고 감시가 켜졌을 때 해당 최소유량이 감지된다. 감시에 대한 작용으로 화면상의 F 태그에 표시되고 에러 메시지 “마이크로 템프 밸브 ×”가 표시된다. 냉각수 밸브의 동작과 냉각 회로의 감시 스위치 신호가 화면상의 태그에 각각 표시된다.3. 형체력형체력은 금형 전진이 완료되고 사출이 시작되기 전의 장력(Tensile stress) 하에 타이바 혹은 타이바리스에서 프레임에 걸리는 힘의 합이다. 로킹력(Locking force)은 재료를 금형으로 밀어 넣는 사출 동작의 장력 하에서 타이바 혹은 타이바리스에서 프레임에 걸리는 최대 힘의 합이다. 형개력은 금형에서의 평균 내부압력과 사출 성형품의 투영면적으로부터 산출된다. 금형의 밴팅은 캐비티 양이 형폐방향으로 증가하는 곳에 금형 캐비티 압력이 동작할 때 금형파팅 면에서 형체력으로부터의 금형 보호이다. 밴팅 뿐만 아니라 다른 탄성의 변형도 형체 장치와 금형, 형체력과 로킹력, 그리고 형개방력의 견고함에 달려있다.형체력을 증가시키면, 다음과 같은 현상이 나타난다. - 금형의 독립적인 치수가 감소된다. - 제품의 치수 변화가 감소된다. - 금형의 변형이 감소된다. - 플래시 발생에 따른 금형의 손상이 감소된다. - 금형 캐비티 충진 중 밴팅 가능성이 악화된다. - 토글식에서는 링크 마모가 증가한다. - 유압식에서는 로킹 에너지가 증가한다.형체력 계산공식은 다음과 같다.과충진을 피하기 위해서 금형파팅 면에서의 잔류 형체력이 생산 중 로킹력의 최소 10%는 있어야 한다. 금형 시험 초기에 안전을 이유로 잔류 형체력이 큰 것을 사용하는 것이 유용하다.토글식 기계에서 형체력은 타이바 연신과 크로즈드 루프의 금형 두께조정에 의해서 측정된다. 유압식 기계에서는 유압압력이 형체력을 결정한다.자료제공: LS엠트론 기술교육아카데미 (http://lsmtronacademy.com)

편집부 2021-01-04

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