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3화 : ANSYS를 이용한 적층형 복합재 해석 및 멀티스케일 해석1. 복합재료의 정의 및 분류복합재료는 두 가지 이상의 재료가 혼합되어 물리적/화학적으로 서로 다른 상(phase)을 유지하면서 보다 뛰어난 물성을 나타내는 재료를 말한다. [그림 1]과 같이 강화재의 구조에 따라 섬유강화 복합재료(Fiber Reinforced Composite), 입자강화 복합재료(Par-ticulate Reinforced Composite)로 구분되며, 강화재의 종류에 따라서도 구분된다. 복합재료는 일반적인 등방성 재료와 다르게 해석에서 고려해야 할 중요한 항목들이 몇 가지 있다. 그중 하나가 재료의 방향성으로, 등방성 재료는 외부에서 적용되는 하중의 방향과 관계없이 동일한 강성을 나타내지만, 복합재료의 경우에는 하중의 방향에 따라 재료의 강성이 다르게 나타난다. 이러한 이유로 복합재료를 구조물에 적용하여 해석하는 것은 매우 까다롭고 어려운 작업이 될 수 있어 전용 프로그램을 사용하여 해석을 수행하는 경우가 많다.그림 1. 복합재료의 분류 출처 : ANSYS ACP 교육 자료2. 섬유강화 복합재료에 대한 적층형 복합재료 해석 프로그램 소개A. 섬유강화 복합재료섬유강화 복합재료는 섬유의 길이에 따라서 짧은 섬유강화 복합재료(Short Fiber Reinforced Composite)와 긴 섬유강화 복합재료(Long Fiber Rein-forced Composite)로 구분된다. ● 짧은 섬유강화 복합재료(Short Fiber Reinforced Composite)보통 짧은 섬유강화 복합재료는 해석적으로 접근하기가 쉽지 않다. 이유는 짧은 섬유 자체를 단일한/일정한 방향으로 배향시켜서 사용하기보다는 구조물에 무작위로 위치시켜 구조물을 제작하는 경우가 많은데, 해석을 위해 이러한 섬유의 배향성을 데이터화 시키기가 어렵기 때문이다. 그래서 보통은 섬유가 구조물에 충분히 균일하게 분포되어있고, 배향성이 랜덤하다고 가정하여 일반 금속재료와 같이 등방성으로 해석을 수행한다. 또는 사출공정으로 제작된 구조물의 경우에는 사출해석 프로그램을 사용하여 얻은 섬유배향 결과를 사용하여 해석을 수행하는 방법도 있다. (핸들러 3월호에 게재된 “2화 : ANSYS를 이용한 플라스틱 성형 및 금형 시뮬레이션” 참고)● 긴 섬유강화 복합재료(Long Fiber Reinforced Composite)긴 섬유강화 복합재료는 짧은 섬유강화 복합재료와 마찬가지로 섬유를 랜덤하게 배치하여 구조물을 제작할 수도 있지만, 대부분은 [그림 2]와 같은 시트(Layer, Lamina) 형태를 적층하여 사용한다. 이를 적층형 복합 재료라고 한다.그림 2. 적층형 복합재료의 구성적층형 복합재료를 해석으로 접근하기 위해서는 구조물에 적용되는 위치별 Layer의 개수, 두께, 적층 각도, 적층 순서를 알아야 한다. 단순 평판 형태의 복합재료인 경우, 이러한 정보를 정의하여 해석을 수행하기에 어려움이 없다. 문제는 곡면이 많은 구조로 제작된 적층형 복합재료의 경우로, 위치별 적층 정보를 적용하기가 쉽지 않다. ANSYS에서는 적층형 복합재료에 대한 해석을 쉽게 수행하기 위해 전용 프로그램인 ACP(ANSYS Composite PrepPost)를 사용하여 해석을 수행한다. B. 적층형 복합재료 해석 프로그램 소개ACP는 복합재료 해석에서 정의하기 까다로웠던 문제점들을 더욱 쉽고 편리하게 해결할 수 있도록 여러 기능을 제공한다. 특히 파이썬 스크립트(Python-Script)를 기반으로 프로그램되었기 때문에 계산 속도가 빠르고, 적층 정의의 모든 과정 및 후처리 부분을 자동으로 처리할 수 있다. [그림 3]과 같이 Workbench 환경에서 구조해석 시스템의 앞과 뒤에 각각 ACP(Pre)와 ACP(Post)를 구성하여 해석을 수행한다. 복합재료의 해석을 수행하기 위해 먼저 ACP(Pre)에서 복합재료의 적층을 정의하고, ACP(Pre)와 연결된 구조해석 시스템에서 경계조건 및 하중조건을 적용하여 해석을 수행한다. 해석 수행 후에 ACP(Post)에서 복합재료의 응력 분포 및 변형, 그리고 복합재료 파괴이론을 적용한 파손 등을 확인할 수 있다. 즉, ACP(Pre)와 ACP(Post)로 각각 구분하여, 전처리 기능과 후처리 기능을 시스템으로 나누어서 설정한다.그림 3. ACP 시스템 구성먼저 ACP(Pre)는 복합재료의 적층 정보를 정의하는 전처리 시스템이다. [그림 4]와 같이 여러 기능을 통해 모델의 형상 및 위치에 따라 적층 방향, 적층 각도들을 설정하고 확인하는 것이 쉽게 되어 있다. 또한 [그림 5]와 같이 적용된 재료의 순서 및 두께, 방향별 강성 확인이 가능하고 모델의 특정 영역을 설정하여 영역마다 데이터를 다르게 설정할 수 있는 다양한 옵션들을 제공한다. 그림 4. 복합재료 적층 방향 설정 및 확인그림 5. 복합재료 적층 정보 및 영역 설정ACP(Post)를 통해서 복합재료에 특화된 후처리 기능들을 사용할 수 있다. 복합재료에 대한 구조해석 수행 후, 구조물의 안정성을 평가할 때, 이를 위해서는 구조물에 발생하는 응력이나 변형율을 재료의 방향별 허용 응력, 허용 변형율과 비교해야 한다. ACP(Post)는 [그림 6]과 같이 구조물의 결과를 확인할 때 각 방향별로 응력을 확인할 수 있다. 복합재료는 물성뿐만 아니라 재료의 강도 또한 이방성으로 각각의 적층 각도에 맞춰서 결과를 확인해야 한다. 또한 [그림 7]과 같이 ACP(Post)에서는 원하는 요소의 두께 방향으로 결과를 확인하는 것이 가능하여 각각의 단면 정보와 함께 다양한 결과를 나타낼 수 있다. 그림 6. Layer의 응력 분포 결과그림 7. 두께 방향 결과 확인ACP(Post)의 가장 큰 장점은 복합재료 파손이론을 적용하여 결과를 확인할 수 있는 점이다. [그림 8]과 같이 원하는 항목의 파손이론을 선택하여 결과를 확인할 수 있다. 각각의 요소에 대해 파손을 확인할 수 있으며 요소마다 나타나는 텍스트로 파손 Layer와 파손 모드를 알 수 있다.그림 8. 복합재료 Failure Criteria 결과적층형 복합재료의 경우에는 재료의 방향성 등으로 인해 그 파손형태가 등방성 재료의 파손 양상과 다르게 나타난다. 그러므로 일반적으로 적용되는 등방성 재료를 기준으로 하는 파손이론들을 복합재료에 사용하여 평가하는 것은 적합하지 않다. 이를 위해 ACP(Post)에서 복합재료에 적합한 파손이론을 기준으로 복합재료를 평가할 필요가 있다.3. 입자강화 복합재료에 대한 멀티스케일 해석 프로그램 소개A. 입자강화 복합재료입자강화 복합재료는 입자 형상의 재료가 강화재료로 사용되어 다른 기지재료에 분산된 것을 말한다. 입자의 모양과 크기는 다양하게 구형, 타원형, 다면체, 또는 불규칙적인 형상을 가지고 있다. 이러한 입자강화 복합재료를 해석하는 방법은 다음과 같다. ▪ 첫 번째, 입자를 직접 모델링하여 해석하는 방법▪ 두 번째, 일반 금속과 같은 등방성 재료로 해석하는 방법▪ 세 번째, Homogenization 해석을 통한 등가물성을 사용하여 해석하는 방법첫 번째 방법은 랜덤하게 분산된 입자들을 직접 모델링하여 해석하는 방법이다. 기지재, 강화재에 대한 물성을 각각 적용하여 모델링된 볼륨을 직접 해석한다. 이 방법의 장점은 정확도 높은 결과를 도출할 수 있다는 점이다. 단점은 입자 모양 및 입자 분산 정도를 직접 모델링하고 배치해야 하는 어려움이 있으며, 격자 생성 시에 과도한 수가 사용되어 해석시간이 매우 길게 소요될 수 있다. 또한 각각의 물성을 따로 알고 있어야 하는데, 문제는 복합재의 특성상 각 재료의 합이 계면의 특성에 따라 구조 강도가 크게 달라질 수 있는 점이다.(복합재료의 강도가 각 재료의 강도보다 계면의 강도가 약할 경우, 재료가 매우 취약해짐)두 번째 방법은 입자가 충분히 작고 균일하게 구조물 내에 분포하고 있다고 가정하여 해석하는 방법이다. 일반 금속재료와 같이 등방성 물성을 적용하여 해석을 수행한다. 이 방법의 장점은 입자 모델링이 필요 없어 적은 격자 수로 쉽게 해석 수행이 가능하다. 단점은 입자가 크거나 분산 밀도가 다르거나 균질하지 않을수록 정확도가 매우 떨어진다는 것이다. 세 번째 방법은 단위모델을 생성하여 등가물성을 얻어 해석에 사용하는 방법이다. 직접 단위모델을 생성하여 등가모델을 계산할 수도 있으며, 이를 위한 전용 프로그램이 존재한다. 전용 프로그램을 사용하면 직접 입자를 모델링 하거나 배치할 필요 없이 모양, 크기, 분포 정도만 설정하면 프로그램이 자동으로 쉽게 단위모델에 대한 등가물성을 추출해준다. ANSYS에서는 CMAS (Cybernet Multiscale Analysis Sys-tem) 프로그램을 사용하여 멀티스케일 해석을 통한 등가물성을 계산할 수 있다. B. 멀티스케일 해석 프로그램 소개CMAS(Cybernet Multiscale Ana-lysis System)는 복합재료, 다공성 물질, 반복적인 미세패턴 형상의 기계적 물성 정보를 유한요소해석으로 쉽게 구할 수 있게 하는 프로그램이다. CMAS를 사용하여 해석을 진행하는 과정은 [그림 9]와 같이 크게 4단계로 구분된다. 그림 9. 멀티스케일 해석 흐름도1) Micro Model 생성 : 물성을 구하기 위한 단위 셀(Micro Model)을 모델링하는 단계이며, CMAS에서는 이를 Micro Model 생성이라고 표현한다. CMAS는 [그림 10]과 같이 7가지 모델에 관한 라이브러리를 제공하고 있다. 라이브러리에서 제공하지 않는 형상의 경우 추가적으로 사용자가 직접 관련 형상을 만들어 사용할 수도 있다.그림 10. Micro 모델 라이브러리2) Homogenization 해석 :Micro Model의 모델링이 완료된 후, ANSYS에서 Numerical material testing을 실시하여 이방성 등가물성을 추출할 수 있으며, 이를 Homogenization 해석이라 한다. 이 해석을 통해 입자강화 복합재료뿐만 아니라, 무작위로 분산된 짧은 섬유강화 복합재료에 대한 등가물성을 얻을 수도 있다. 3) Macro Model 해석 : 추출한 등가 물성을 거시적 모델에 적용한 후 전체 모델의 거동에 관한 해석을 수행하여 구조적 특성을 파악할 수 있으며, 이를 Macro Model 해석이라고 한다. [그림 11]은 Macro Model과 Direct Model의 해석 수행 시간을 비교한 것이다. 다공성 재료에 대한 해석에서 등가물성을 사용한 Macro Model의 경우 Hole의 개수와 관계없이 해석시간이 일정한 것을 알 수 있다. 반면에 Direct Model은 Hole의 개수가 많아질수록 형상을 표현하기 위해 격자 수가 늘어나게 되면서 Hole의 개수가 2,205개일 때는 약 300배 이상 차이가 나는 것을 확인할 수 있다.그림 11. Macro Model과 Direct Model 해석 시간 비교4) Localization 해석 :거시적 모델의 결과에서 특정 미소영역 부분의 단위셀 거동을 따로 추출하여 결과를 분석할 수 있는 Localization 방법도 제공하고 있으며, 이를 Localization 해석이라고 한다. [그림 12]는 Macro Model의 결과를 사용하여 단위 셀의 결과를 따로 확인한 것이다. 그림 12. Macro Model과 Direct Model 해석 결과 비교[그림 12]를 보면 앞서 언급한 것처럼 입자가 상대적으로 너무 크거나 분산 밀도가 달라 균질하지 않을 때에는 Direct Model보다 정확도가 떨어지지만, 충분히 입자가 작고 일정한 분산 밀도를 가진 모델에서는 오차가 크게 줄어드는 것을 알 수 있다. 맺음말이번 화에서는 복합재료에 대한 소개 및 ANSYS에서 수행하는 적층형 복합재료 해석 프로그램인 ACP(ANSYS Composite PrepPost) 및 멀티스케일 해석이 가능한 CMAS(Cybernet Multi-scale Analysis System) 프로그램을 소개하였다. 이어서 연재될 4화에서는 “ANSYS Polyflow를 이용한 압출 및 성형(Blow Molding & Thermoforming)해석”이란 주제로 플라스틱 압출 및 성형해석에 대한 프로그램을 소개할 예정이다. * 원고에 사용한 이미지는 ANSYS ACP 교육 자료 및 Cybernet CMAS 자료를 참고하였음.
이용우 2018-04-05
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- 고온에서 강한 ‘산화물 분산강화(ODS)’ 소재 제조 획기적 발전 이뤄- 국방, 에너지, 항공우주 산업 핵심소재로 무한대 활용 가능  원자력연구원이 세계 최초로 3D 프린팅 기반 산화물분산강화 제조기술을 개발했다   항공기 엔진이나 가스터빈 부품과 같이 고온의 열을 견뎌야만 하는 핵심 부품소재를 3D 레이저 프린팅 기술을 활용해 손쉽게 제조할 수 있는 기술을 세계 최초로 국내에서 개발됐다.한국원자력연구원(원장 하재주, www.kaeri.re.kr)은 3D 레이저 프린팅 기술을 활용하여 기존대비 성능은 높이면서도 20배나 빠르게 ‘산화물 분산강화’ 합금을 만들 수 있는 신기술을 세계 최초로 개발했다고 3월 5일 밝혔다. 이 기술은 원천성을 인정받아 현재 국내를 포함하여 미국, 일본, 유럽(프랑스)에 특허등록을 완료한 상태다.  이번 기술 개발을 이끈 김현길 책임연구원이 공정을 지켜보고 있다   ‘산화물 분산강화(ODS, Oxide Dispersion Strengthened)’ 소재는 내열이 필요한 모든 금속 재료에 고온에 강한 산화물을 섞어 만든 합금이다. 이 소재는 현재 비행기 엔진, 원자로 부품, 가스터빈, 미사일 노즐 등과 같이 고온 강도와 내열성이 필수적인 국방, 에너지, 항공우주 산업 등에서 핵심부품으로 광범위하게 사용되고 있다.기존 ‘산화물 분산강화’ 기술은 금속과 산화물을 파우더 형태로 만들어 혼합한 후 추가적인 복잡한 공정을 거쳐 만들기 때문에 많은 시간과 비용이 소요됐다. 또한 초기 재료단계에서 강화공정을 진행하기 때문에, 최종제품을 제작하기 위해서는 이미 강화공정을 거쳐 강도가 크게 증가된 합금을 재료로 쓸 수밖에 없어 사용자가 원하는 형태의 제품을 만드는데 적잖은 어려움이 있었다. 이에 반해, 원자력연구원에서 세계최초로 개발한 신기술은 최종제품을 만든 후, 제품 금속표면에 산화물 입자를 도포하고 3D 프린터의 레이저 열원으로 금속을 녹이면서 동시에 산화물 입자를 혼합, 냉각하여 금속 내부에 내열 층을 만들어내는 방식이다.  파이프에 산화물을 도포한 후 3D 프린터 레이저를 조사하는 모습   산화물 입자를 금속내부에 고루 분포시키면서 가공시간과 비용을 기존기술대비 1/20로 단축할 뿐 아니라, 사용자가 원하는 특정부분만 강화할 수 있는 혁신적인 기술로 평가받는다. 이번에 개발한 ‘3D 레이저 프린팅기반 산화물 분산강화 기술’은 후쿠시마 원전사고와 같은 원자로 수소폭발을 방지하기 위해 개발을 시작했다. 후쿠시마 사고당시 원자로 내부의 고온으로 핵연료 피복관이 변형·파괴되고 핵연료 피복관이 산화되면서 다량의 수소가 발생, 결국 수소 폭발로 이어졌다.그러나 ‘3D 레이저 프린팅기반 산화물 분산강화 기술’을 적용해 제작한 핵연료 피복관은 1,200℃의 고온에서도 거의 변형되지 않기 때문에(기존대비 1/4 이하), 사고발생 시 수소발생을 크게 억제하여 후쿠시마 사고와 같은 심각한 사고로 진행되지 않게 한다. 이에 사고대응시간을 추가로 확보할 수 있어 사고 시 핵연료의 안전성을 5배 정도 강화할 수 있을 것으로 평가된다.  기존 핵연료 피복관(좌)과 산화물 분산강화 피복관(우)을 확대한 모습, 피복관 내부의 산화물 입자를 확인할 수 있다   한국원자력연구원은 본 기술을 적용한 사고저항성 피복관 개발과 함께, 기타 산업전반에 확장 적용할 수 있도록 기술을 고도화할 예정이다.‘산화물 분산강화’ 합금을 포함한 내열금속 시장은 산업 고도화에 따라 지속적으로 확대되고 있는 상황으로, 핵연료 피복관 시장만으로도 국내 연 500억 원, 세계시장 연 1조원 규모로 파악된다. 본 기술이 상용화되면 내열금속의 수입대체 및 수출효과가 클 것으로 기대되는 이유다.연구원 하재주 원장은 “산화물 분산강화 소재는 미국, 일본 등에서 활발하게 연구되고 있는 고부가가치 소재로, 국방, 항공우주 등 다양한 첨단산업에 활용될 수 있을 것”이라며, “이 기술이 활용되면 우리나라의 관련 산업 발전에 획기적인 전환점이 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.  
이용우 2018-03-08
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2화 : ANSYS와 사출 프로그램과의 연계를 통한 성형물의 변형해석 및 적층가공 해석 1. 사출 성형물의 변형해석 사출 성형물은 수지가 유입되는 게이트 위치, 유입 압력, 금형의 냉각 회로, 냉각 시간 등에 따라 제품의 변형 및 불량률이 크게 달라지게 된다. 금형을 제작하기 전에 미리 공정상에 발생할 수 있는 문제를 예측하거나 불량률을 감소시키기 위해 보통 사출전용 특화 프로그램을 사용하여 사출해석을 수행한다. 사출해석에서는 금형 내부의 압력 분포와 열 분포 및 잔류 응력을 계산하거나, 미성형 등을 검토할 수 있고 Fiber가 혼합된 재료의 경우 Fiber의 배향성도 확인할 수 있다. 그러나 사출해석 수행만으로는 제품의 성능 및 구조적 결함을 확인하기에는 한계가 있다. 그 이유는 사출해석에서 구해진 결과들로는 사출 성형물이 실제 제품에 조립되거나 제품 구동시의 거동 등을 확인할 수는 없기 때문이다. 이를 검토하기 위해서는 구조해석 전문 프로그램을 사용할 필요가 있다. 이번에 소개할 내용은 사출 후변형을 고려한 구조해석으로 사출 프로그램과 ANSYS 사이의 연계를 돕는 “ANSYS MoldSim” 프로그램에 대한 내용이다. A. 사출-구조 연성해석에 필요한 사출해석 결과 데이터사출해석을 수행하여 얻을 수 있는 결과들은 매우 다양하다. 그 중에서 구조해석과의 연계 해석에 필요한 데이터는 제품의 온도 분포 및 잔류 응력, Fiber 배향 결과이다. ▶ 제품의 온도 분포 및 잔류 응력사출해석에서 구해진 성형물의 온도 분포 및 잔류응력 결과를 구조해석에서 적용할 수 있다. 기본적으로 용융재료가 액상에서 고상으로 변하면서 수축이 발생하고, 고상의 재료가 냉각 공정과 취출 공정을 거쳐 상온에 노출 될 때 온도 차에 의해 다시 수축이 발생한다. 보통 상변화에 대한 수축 정도를 잔류 응력 값으로 확인하며, 고상에서는 위치 별 온도 분포를 확인하여 상온으로 냉각시의 수축을 구조해석으로 수행할 수 있다. ▶ Fiber 배향 분포사출 충전 재료에 Fiber를 혼합할 경우, Fiber의 배향 방향에 따라 재료의 강성, 휨에 대한 후변형이 달라지게 된다. 그림 1과 같이 사출 게이트 위치에 따라 Fiber의 배향이 달라지게 되고, 그에 따른 후변형 결과까지 영향을 미치게 된다. 제품의 온도 분포 및 잔류 응력의 경우, 사출해석 프로그램에서 위치별 결과 데이터를 추출하여 쉽게 ANSYS 내부에서 Mapping이 가능하다. 별도의 추가 모듈 없이 적용이 가능하여 쉽게 사출-구조 연성해석이 가능하다. 문제는 Fiber 배향성을 적용할 때이다. Fiber 배향성은 요소 볼륨에 대한 결과로 구조해석에 사용하기 위해서는 각각의 요소에 강성의 방향성을 적용해야 한다. 이를 위해서는 사출해석에 사용한 격자를 구조해석에서 동일하게 사용해야 하지만, 격자를 그대로 사용하기엔 격자 수가 너무 과도하거나, 지원하지 않는 요소 타입(모양)이거나, Import 시간이 오래 걸리는 등의 문제가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 별도의 연결 프로그램을 사용하게 되는데 ANSYS에서는 MoldSim을 사용하여 Fiber 배향 결과 데이터를 구조해석에 반영한다. B. MoldSim을 사용한 ANSYS 사출-구조 연성해석ANSYS MoldSim은 그림 2와 같이 사출해석에서 구해진 결과 데이터들을 쉽게 ANSYS 구조해석에 적용할 수 있도록 돕는다. 사출-구조 연성해석 수행을 위해 필요한 데이터에는 사출해석 격자 파일, Fiber 배향 결과 파일이 필수적이며, 잔류응력 및 온도 분포 데이터 파일을 추가로 적용하여 해석에 반영할 수 있다. 그림 3과 같이 시스템을 연결하면 쉽게 사출해석 결과 데이터를 구조해석 시스템으로 전송이 가능하고, 사출해석과 구조해석 수행 시에 서로 다른 격자를 사용할 수 있다. 또한 MoldSim을 사용하면 사출품에 비선형 재료물성(소성영역)을 적용하여 더욱 정확도 높은 해석 결과를 도출할 수 있고, 구조해석에 특화된 다양한 경계조건 적용이 가능하다. MoldSim에서 지원 가능한 사출해석 프로그램은 Autodesk Moldflow Insight, Moldex3D, SOLIDWORKS Plastics 이다.  2. ANSYS 적층가공 해석 적층가공이란, 3D(입체) 프린트를 사용하여 원료를 여러 층으로 적층하며 제품을 생산하는 공정이다. 별도의 금형 제작 및 중간 과정 없이 즉각적인 생산이 가능한 방법으로 절삭공정 및 사출공정으로도 생산이 어려운 복잡한 형상의 제품을 쉽게 제작할 수 있다. 공정에 사용 가능한 재료는 플라스틱(폴리머), 금속, 생체시료 등이 다양하게 사용되며 재료 및 적층 방식에 따라 다양한 적층가공 기술들이 있다. 많은 적층가공 기술들 중 일부를 그림 4에서 소개한다. ▶ 대표적인 적층 가공 기술들▪ Fused Deposition Modeling(FDM) : 필라멘트 상태의 고체 수지를 녹여 적층하는 방식▪ Powder Bed Fusion(PBF) : 쌓여진 분말 형태의 금속재료에 레이저 또는 전자빔을 사용하여 용융시켜 적층/결합시키는 방식 (DMLS, DMLM, EBM, SLM 등등)▪ Directed Energy Deposition(DED) : PBF와 유사하지만 재료를 쌓아두고 용융시킨 것이 아니라 레이저 소스와 함께 움직이며 적층/결합시키는 방식적층가공 공정으로 제품을 제작할 경우, 하부에서부터 재료가 용융되면서 적층되는데 이때 가해지는 열이 부분적으로 이미 생성된 구조물에 변형을 일으키면서 불량이 발생할 수 있다. 대표적인 것이 과열에 의한 변형, 레이어 분리, 뒤틀림, 잔류응력에 의한 짧은 수명 등이 있다. 보통 적층가공법으로 생산된 제품에 불량이 발생할 경우, 제품이 성공적으로 생산될 때까지 옵션을 변경하며 반복하여 제작을 시도하게 된다. 불량이 없는 제품 생산을 위해 매번 반복적으로 공정을 시도하게 되면 제작 시간 및 재료의 소모가 커서 효율이 떨어지게 된다. 이러한 점을 보완하기 위해 우리는 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 불량을 예측하거나 제작 공정을 안정화 시킬 수 있다. ANSYS는 Additive Manufacturing 시스템을 사용하면 금속 재료에 대한 Powder Bed Fusion(PBF) 기술을 사용한 적층가공 해석을 수행할 수 있다. 그림 5와 같이 제품(출력물)과 하부 베드(빌드 플렛폼) 또는 제품 지지부를 모델링하고 적층가공 공정 변수(재료 용융 온도, 레이어 두께, 레이저 속도 등)를 입력하여 과도 열전달 해석 및 정적 구조해석을 수행할 수 있다. 그림 6에는 타 프로그램과 ANSYS 결과를 실험 결과와 비교하였다. 실험데이터의 패턴이 ANSYS 결과에서 더 유사한 것을 알 수 있으며, ANSYS로 수행한 적층가공 해석의 정확도에 대한 신뢰도를 확인할 수 있다.  맺음말 이번 화에서는 ANSYS에서 수행하는 사출품 및 적층가공품에 대한 해석을 소개하였다. 사출품의 경우, ANSYS MoldSim을 사용하여 사출해석 결과를 사용한 사출 - 구조 연성해석이 가능했다. 적층가공품은 Additive Manu-facturing 시스템을 사용하여 적층공정 중에 적용되는 열과 그에 대한 변형을 계산할 수 있음을 확인했다. 이어서 연재될 3화에서는 “ANSYS를 이용한 적층형 복합재 해석 및 멀티스케일 해석”이란 주제로 다양한 복합재료 및 다공성 재료, 미세패턴이 반복되는 구조물에 대한 해석을 소개할 예정이다. 
이용우 2018-03-05
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사출성형기술과 반응성형기계를 결합, 금형 내에서 직접 코팅하는 혁신적인 원-스텝 생산 방식세계 여러 브랜드 제조업체가 생산하는 자동차, 핸드폰, 청소기, TV 등은 종종 기술적인 면뿐만 아니라 기능면에서도 비슷한 수준을 보여준다. 이럴 경우, 디자인이 구매결정의 주요한 요소가 된다. 이러한 트렌드는 추가적인 원가상승 없이 특수한 표면 마무리를 포함한 고품질의 플라스틱 표면처리에 대한 새로운 공정기술 개발을 요구하는데, 최근 주목받고 있는 표면마감 솔루션으로 열가소성 플라스틱 기반 성형물을 폴리우레아(PUA) 원료로 코팅하는 공정이 있어 화제다. 폴리우레아 코팅은 폴리우레아 기반의 원료에 여러 가지 성분을 첨가하여 제품표면에 다양한 물성을 구현하는 한편, 블랙, 투명, 메탈릭, 유광, 무광 등 뚜렷한 색상과 표면질감을 조성하는 반응성형 기술을 사출성형기에 통합한 다중사출 방식이다.이 신기술 공정은 수년간 개발되어, 세계 최초로 Peugeot SUV 3008의 우아한 피아노블랙 A필러 트림을 도장 대신, 솔벤트나 이형제 없이 금형내 원-샷 프로세스로 시리즈 생산을 시작하며 성공적으로 시장에 런칭되었다. 또한 Opel의 외장부품 양산에도 적용 중이며, 그 외 유수의 글로벌 자동차 내·외장 부품과 산업용 기기, 가전제품, 의료장비, 측량기기 케이스 등 다양한 분야에서 해당 기술의 채택이 날로 확대되고 있다.폴리우레아(PUA)란 무엇인가?폴리우레아(Polyurea)는 1980년대 초 미국 Texaco社에서 개발한 최첨단 재료로써, 큰 개념에서 볼 때는 폴리우레아가 폴리우레탄 범주에 포함되지만, 분자구조에서는 매우 큰 차이가 있다. 활성수산기(-OH)를 갖고 있는 Alcohol과 이소시아네이트(Isocyanate)가 부가중합반응에 의하여 폴리우레탄 결합을 형성하는 것과는 다르게, 폴리우레아는 아민(Amine)과 이소시아네이트(Isocyanate)의 연쇄반응으로 생성되며, 반응속도가 매우 빨라 촉매가 필요 없는 것이 특징이다. 폴리우레아는 내화학성이 뛰어나며, 인장강도와 내구성이 우수하여 기존의 건설, 산업, 선박 등의 분야에 널리 사용되고 있다. 또한 폴리우레아는 경화속도가 빨라서 시공기간을 단축시킬 수 있고, 폴리우레탄이나 에폭시와는 달리 물과의 친화력이 적은 소수성을 가지고 있기 때문에 표면에 습기가 있거나 낮은 온도의 표면에도 직접 분사가 가능하고, 열에도 매우 강한 특징이 있어 그 적용범위가 점차 확대되어 가는 추세다.이형제가 필요 없는 폴리우레아 코팅제의 장점독일 파나두어(Panadur)사는 반응성형 코팅 솔루션 전문기업으로, 탁월한 물성을 가진 폴리우레아를 개발·시스템화하여 유럽 및 북미 유수의 자동차 내·외장 부품에 사용 가능한 인증을 받았다.폴리우레아 코팅은 기존의 도장을 대체할 수 있으며, 라커 도장에 수반되는 전·후처리 공정이 필요 없다. 또한 이형제를 사용하지 않고 용제나 유연제(Softening Agent)가 불필요하며, 중금속 등 기타 유해물질을 배출하지 않아 친환경적으로 원하는 도장 색상의 우수한 표면 품질이 구현된다.폴리우레아 기반에 탄소나노튜브나 이산화규소, 은 성분을 첨가하여 항균효과, 난연성, 내스크래치성, 적외선 흡수, 열전도성 솔루션 등 원하는 다양한 물성을 제품표면에 구현할 수도 있다. 한편, 입체감의 고광택 투명 또는 피아노블랙 색상을 포함한 클래식 컬러뿐만 아니라 펄 안료, 알루미늄 파티클 등을 혼합하여 열가소성 플라스틱에서는 구현이 어려운 메탈릭 또는 반투명 색상도 구현이 가능하며, 유광, 무광 등 다양하고 뚜렷한 색상과 질감으로 표면을 마감할 수 있다.또한 필요에 따라 표면경도의 조절이 가능하고, 60°C 온도에서 2시간 처리 시, 스크래치가 복원(테스트 방법 : ERICHSEN LINEARTESTER 249)되는 자가 복원력(Reflow-effect) 기능을 추가할 수 있으며, 온도 90°C, 습도 95%에서 72시간이상 표면 변성이 생기지 않는 뛰어난 내가수분해성을 향상시킬 수도 있다.폴리우레아 코팅은 뛰어난 경도, 내스크래치성, 내충격성, 열변형내성, 내화학성, 내광성, 부식내성, 고광택, 다양한 컬러 등의 물성을 보이고, 공정상에서도 이형제나 솔벤트 사용 없이, 저점도, 낮은 가공온도, 빠른 사이클 타임, 보관상 안정성, 크기조절 가능한 다양한 입자 및 컬러, 코팅두께 조절기능 등 매우 뛰어난 이점들이 있다.사출성형과 폴리우레아 반응성형의 혁신적인 공법폴리우레아 코팅공법은 사출성형 후 별도로 이루어지던 도색과정 일체를 하나의 프로세스로 통합한 것으로, 사출성형 기술과 반응성형 기계를 결합하여 금형 내에서 직접 코팅할 수 있도록 하는 혁신적인 원-스텝 생산 방식이다.첫 번째 사이클에서 열가소성 플라스틱 소재 베이스 성형물을 사출하고, 두 번째 사이클에서는 금형 안의 성형물 표면 위에 안료와 혼합한 아민(Amine) 주재와 ISO경화제를 별도의 노즐로 주입하여 반응 생성된 열경화성 폴리우레아로 플로우 코팅을 입힌다.사출금형 안으로 열경화성 소재를 주입함으로써, 착색과 광택처리가 끝난 완제품이 곧바로 사출되는 원리로, 작업처리 사이클이 단축되고 불량률이 낮아진다. 특히 이 설비를 처음 사용하는 업체에서는 기존 도장 및 전후처리 공정이 필요 없어 시설투자비를 절약할 수 있으며, 중간 완충용 저장장치와 비용이 수반되는 후속 물류장치가 불필요하여 물류체계를 효율화할 수도 있다. 또한 스크랩 발생을 감소시키고, 제품 이송을 쉽게 할 수 있다. 이로써 스프레이, 코팅 등의 별도 후공정으로 이루어지던 종래의 방식보다 최대 30%까지 원가를 절감할 수 있다.일반적으로 열경화성 폴리우레아 코팅제는 2액형(안료 혼합된 아민(Amine) 주재와 ISO경화제)으로 생성하는데, 여기서 새로 개발된 믹싱헤드를 사용하면 안료를 별도로 한 3액형으로도 구현이 가능하며, 빠르게 안료를 교체할 수 있다. 안료 교체를 위해서 믹싱헤드에 장착된 안료 모듈을 몇 분 안에 교체만 하면 된다.안료는 안료 모듈 내의 닫힌회로를 통해서만 순환하고 믹싱헤드를 통과하지 않도록 설계되었기 때문에 헤드 안에 안료가 남아 색상이 섞일 염려가 없고, 안료 노즐은 안료를 토출할 때만 개방되어 안료는 믹싱 챔버로 바로 투입된다. 뿐만 아니라, 새로운 믹싱헤드 시리즈는 적은 양의 PU소재를 안정적이고 균일하게 믹싱하기에 특히 적합하다.작업안전용 하우징을 포함하여 로봇 시스템과 모든 자동화 장치를 이동 가능한 로봇 플랫폼 위에 추가적으로 설치하면 간단한 조립까지 완성할 수 있게 된다. 금형 내에 프로세스가 완료되면 한 기계에서 가공이 완성되고, 쉽고 신속하게 완성된 고품질 표면마감 부품이 생산되는 것이다. 
이용우 2018-03-05
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유연하고 탄성이 있으며, 미세구조 출력 시 구조를 잡아줄 수 있는 특수 물질 포함엔지니어링 플라스틱(EP) 전문업체 코오롱플라스틱이 국내 최초로 컬러 FDM용 3D 프린터에 사용가능한 INKRAYON Flex를 기반으로 한 신제품 INKRAYON¢ç Medi(이하 Medi) 필라멘트를 새롭게 출시했다.컬러 FDM용 3D 프린터 전용으로 개발된 신제품 INKRAYON¢ç Medi 필라멘트는 유연하고 탄성을 가지는 것이 가장 큰 특징이다. 또한 심장, 위장과 같은 인체의 장기 모형 출력을 타깃으로 개발되어, 어려운 수술을 하기 전에 시뮬레이션을 하거나 수술 진행시의 네비게이션으로 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 코오롱플라스틱이 기존에 개발해 판매하고 있는 INKRAYON¢ç Flex 및 INKRAYON¢ç Transparent가 주로 일반 교육용 소재였다면, 이번 신제품 INKRAYON¢ç Medi는 기존 소재를 기반으로 의료용 시뮬레이터(장기 모형)를 위해 업그레이드된 필라멘트로, 기본적으로 유연하고 탄성이 있으며, 여기에 미세구조 출력 시 구조를 잡아줄 수 있는 특수 물질이 포함된 것이 특징이다. INKRAYON¢ç Medi 필라멘트는 코오롱플라스틱과 협력하고 있는 3D 코리아(경북 성주)와의 파트너쉽을 통해 대형병원에서의 수술용 시뮬레이터 가능성을 타진하고 있으며, 향후 고가의 소재 및 장비로 출력한 시뮬레이터(장기 모형)보다 더 저렴한 가격에 우수한 성능의 솔루션을 공급할 수 있을 것으로 보인다.최근 3D 프린팅 기술을 의료산업에 적용하고자 하는 움직임이 활발하다. 또한 수술 성공률을 향상시키기 위한 다양한 시도가 진행되고 있고, 이 가운데 수술용 시뮬레이터를 통해 수술하기 이전, 혹은 수술할 때 활용하는 임상이 진행 중이다. 최근 수술용 시뮬레이터는 스트라타시스의 오브젯 장비를 활용하여 출력하고 있는데, 반투명하고 유연한 특징은 가지고 있지만, 장비(3D 프린터) 및 사용 재료가 고가이기 때문에 비용부담이 커지는 문제가 있다.하지만 코오롱플라스틱과 3D 코리아가 함께 제공하는 솔루션으로 수술용 시뮬레이터를 제공한다면, 기존 판매되는 장기모형대비 약 1/4의 가격으로 공급이 가능할 것으로 판단된다.INKRAYON¢ç Medi 필라멘트는 FDA food contact 일부 규격을 만족하는 인체 무해한 플라스틱 재료로, 출력 시 냄새가 나지 않고 유연하며, 수술용 칼에도 잘 잘리기 때문에 장기 내부의 병부를 찾을 때 의사가 직접 수술용 칼로 잘라 병부를 확인하고 수술 시뮬레이션을 할 수 있는 장점이 있다. 코오롱플라스틱은 이번에 개발한 INKRAYON¢ç Medi 소재를 활용하여 국내외 마케팅을 진행하고 있으며, 국내 대형병원, 3D 프린터 업체 및 대리점과 업무제휴 체결이 예정되어 있어 이를 토대로 본격 출시할 예정이다.코오롱플라스틱은 향후 지속적인 연구개발을 통해 앞으로도 다양한 소재를 출시할 계획이며, 항상 고객에게 다양한 솔루션을 제공함으로써 점차 세분화되는 고객의 니즈를 충족시키는 3D 프린팅 소재 전문기업으로 거듭날 것이다. 
이용우 2018-03-02
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2개의 성형작업 동시 실시로 빠른 Cycle Time과 낮은 생산원가 실현 가능‘Be the ONE* 최고의 인재, 1등 제품, 승리하는 파트너십’이라는 비전아래 끊임없는 변화와 혁신을 추구하며, 지속적으로 기술개발에 최선을 다하고 있는 LS엠트론은 지난 2월 13일, 전주공장에서 새롭게 출시한 LS 스택 사출기의 시사출을 진행했다.  LS 스택 사출성형기란? 일반적으로 2개의 성형작업을 동시에 실시할 수 있는 사출기로, 생산성 향상을 위해 동일 생산시간에 2배의 제품을 동시 성형할 수 있으며, 서로 다른 생산 제품도 동시에 2 SET씩 성형할 수 있게 하는 사출기다. 서로 다른 형상, 다른 재질의 제품을 동시에 성형할 수도 있으며, 필요에 따라 1개의 제품만 성형하는 것도 가능하다.최근 인건비 상승 등 경쟁적인 시장 환경 하에서의 빠른 Cycle time과 낮은 생산원가가 절대적으로 요구되는 추세다. 이러한 시장의 필요에 따라 탄생된 제품이 바로 LS 스택 사출기다. 북미지역 Husky의 유사한 제품이 센터플레이트에서 1개의 사출장치로 양쪽에 설치된 금형을 향하여 수지를 주입하는 방식인데에 반해, LS엠트론의 특허는 별도의 2개 사출장치가 각각 좌/우에서 별도의 2개 금형을 향하여 수지를 주입하는 방식으로, 서로 구조가 다르고, 성형조건의 제어성 및 성형제품과 성형방법의 선택에서 고객의 활용범위가 매우 넓다는 특징을 가지고 있다.LS엠트론은 2017년 ‘LS 스택 사출기’란 아이디어로 특허를 등록하였으며, 2018년에는 독자적인 기술개발을 통하여 실 제품을 탄생시켰다.LS 스택 사출기의 특·장점LS 스택 사출기는 동일 Cycle time 동안 2배의 생산성을 낼 수 있으며, 기존 사출기 2대 관리에 필요한 인력을 1대 관리 인력으로도 충분히 운영이 가능하다는 것이 장점이다. 또한 기존의 STACK금형이나 TANDEM금형으로는 생산이 불가능했던 복잡한 코어와 이젝터 핀이 필요한 금형의 성형제품도 일반 금형으로 쉽게 동일한 생산성 향상을 달성할 수 있다. 이제는 플라스틱과 고무, 플라스틱과 실리콘, 多面금형의 성형도 가능해진 것이다.이를 위한 별도의 형체력 증대나 형판 Size의 증대가 요구되지 않고, 범용 금형을 센터플레이트 좌우에 장착하기 때문에 작업성도 용이하며, 서로 다른 형상의 제품, 다른 재질의 제품도 동시 성형이 가능하다. 또 필요에 따라서 일반 성형기로도 사용할 수 있다. 더불어 중앙 Turn Table을 추가 탑재할 경우에는 대형금형을 수직축으로 회전하며 성형하는 이색/이재질 성형사출기로의 변신도 가능하다.이러한 장점을 지닌 LS 스택 사출기는 빠른 생산성, 제품 경량화가 중요시 되고 있는 성형제조 환경에서 고객들이 필요로 하는 솔루션을 제공해줄 수 있는 사출기로써, 생산성 향상과 더불어 2색 또는 2재질 사출 기능까지 쉽게 구현이 가능하다는 큰 장점을 가진다. 향후 LS엠트론은 프리미엄 유압사출기 the ONE*, 소형유압사출기 WIZ-T와 더불어 중형 스택 사출기 Line-Up을 주력제품으로 하여 판매를 확장해나갈 계획이다. 
이용우 2018-03-02
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1화 : ANSYS 소개 및 ANSYS를 이용한 금형의 구조 해석 1. ANSYS로 수행하는 유한요소 해석최근 여러 산업분야에서는 다양한 프로그램을 사용하여 컴퓨터 시뮬레이션을 수행한다. 이 프로그램들을 사용하여 제품의 성능을 검토하거나, 작동환경에서의 거동을 평가하고, 제품의 중량을 줄이기 위해, 또는 사용가능 수명을 예측하고 있다. ANSYS는 이러한 해석 프로그램들 중의 하나로 다양한 물리계의 역학 시뮬레이션이 가능한 다물리계(Multiphysics) 유한요소 해석 프로그램이다.그림 1과 같이 ANSYS는 해석이 가능한 물리계를 크게 3개의 파트로 구분하여 해석을 수행한다. 구조체/유체에 대한 물리계 별로 구조 해석, 유동 해석, 전자기장 해석을 독립적으로 진행할 수 있으며, 각 물리계 해석들의 결과를 연동하여 연성해석(Multiphysics Analysis)을 수행할 수 있다. 해석결과에서 구조물의 변형, 응력 결과 및 열이동, 전자기장 등을 확인 할 수 있고, 이 정보들을 기반으로 상호작용을 고려할 수 있다. 2. ANSYS 구조 해석 소개이번 화에서 중점적으로 소개할 내용은 ANSYS의 여러 물리계 해석 중에 구조체 해석에 특화되어 있는 ANSYS 구조 해석에 대한 내용이다. ANSYS 구조 해석은 열전달 해석 및 선형/비선형 변형해석, 그리고 동해석 등의 구조체에서 발생할 수 있는 모든 현상을 해석하기 위한 기능들을 제공한다. 또한 열-응력, 열-전기, 압전과 같은 연성 해석 기능을 제공함으로써 구조물에 적용되는 복합적인 현상 구현이 가능하여 보다 신뢰성 높은 결과를 얻을 수 있도록 돕는다. ANSYS 구조 해석을 수행하여 제품에 대한 다양한 평가가 가능하고, 제품의 불량을 최소화 하거나 시제품 생산의 부담을 줄일 수가 있다. 특히 이번 화에서는 플라스틱 사출품 및 금형에 대한 구조 해석을 소개할 예정으로 큰 관심을 요한다. 플라스틱 사출품에 대한 구조 해석의 경우, 이어서 연재되는 2화에서 소개될 예정이고, 이번에 소개할 내용은 ANSYS를 이용한 금형의 구조 해석에 대한 것이다.3. ANSYS를 이용한 금형의 구조 해석플라스틱 사출성형에 사용되는 금형은 해석적으로 접근하는 방법이 매우 다양하다. 냉각 회로 및 수지 유동에 의한 금형의 열전달 해석, 금형의 강도 확인을 위한 변형 해석, 반복 적용되는 형체력, 수지 압력 및 열하중에 대한 피로 해석 등이 있다. 그림 2와 같이 시스템들을 구성하여 각각의 해석들을 독립적으로 수행하거나 상호작용을 고려한 연성해석이 가능하다. 또한 타 프로그램으로 수행한 사출 해석 결과를 적용하여 구조 해석 수행이 가능하다.ANSYS에서 수행하는 금형 구조 해석을 열전달 해석, 변형 해석, 피로 해석 순서로 아래와 같이 정리하였다. A. 금형의 구조 열전달 해석플라스틱 사출성형에 있어서 금형의 역할은 매우 중요하다. 특히 금형의 온도 및 온도분포는 제품의 품질과 생산성에 큰 영향을 주기 때문에 금형을 제작하기 전에 이를 해석적으로 먼저 검토해볼 가치가 있다. 금형의 온도 및 온도 분포는 금형 내의 냉각회로, 냉각시간, 스프루, 런너 위치 등에 따라 달라지고 유입되는 수지의 종류 및 온도에 따라서도 달라진다. ANSYS를 이용한 구조 열전달 해석에서는 이를 다양한 형태의 열하중으로 금형에 적용하여 해석을 수행할 수 있다. 그림 3과 같이 외부에서 주어지는 온도 프로파일을 적용하거나 내부 수지에 의해 전달되는 열, 냉각회로를 통해 이동하는 열 등의 다양한 조건의 하중을 사용할 수 있다. 내부 수지에 의해 전달되는 열은 평균값을 취하여 금형에 온도 값을 설정하거나 또는 사출해석 수행을 통해 계산되는 제품의 표면온도 결과를 금형 내부에 직접 적용할 수도 있다. ANSYS에서 금형에 대한 구조 열전달 해석을 수행하면 그림 4와 같이 금형의 온도 분포, 열유속 결과 확인이 가능하며, 이를 통해 최적의 냉각회로 설계 및 런너 위치, 냉각 시간 등에 대한 검토가 가능하다. B. 금형의 구조 변형 해석금형은 수시로 열, 압력 등의 다양한 형태의 힘을 받는데, 보통 이러한 힘들이 반복적으로 금형에 가해지면 금형이 변형되거나 파손이 발생할 수 있다. 금형이 변형되는 경우에는 제품의 품질에도 영향을 미치게 되며, 파손 시에는 금형의 수명에 문제가 발생한다. 이러한 현상 확인 및 보완을 위하여 ANSYS에서 금형의 구조 변형 해석을 수행할 수 있다.금형에 가해지는 힘에는 공정상에 걸리는 내부 압력 및 열하중, 형체력 등이 있다. 그 중에서 금형에 가해지는 열하중의 경우, 금형의 열전달 해석 수행 결과를 반영하여 해석을 수행할 수 있다. 또한 금형 내부에 걸리는 압력 하중은 평균압력 값을 단순히 설정하거나 또는 그림 5와 같이 ANSYS에서 시스템을 구성하여 사출 해석에서 구해진 제품 표면 압력 결과를 적용하여 보다 정확한 금형의 구조 변형 해석 수행이 가능하다.ANSYS에서 구조 변형 해석을 수행하면 그림 6과 같이 금형의 변형 및 내부에 발생하는 응력 분포 확인이 가능하다. 금형의 변형으로 인해 생산되는 제품의 치수 및 형상에 문제가 발생하면 불량으로 이어질 수 있으므로 이에 대한 확인이 중요하다. 또한 내부에 발생하는 응력을 평가하여 금형 내부에 발생할 수 있는 표면 갈라짐, 파손 등을 확인할 수도 있다. 이외에 형체력 적용에 대한 금형의 기밀 유지 여부에 대한 결과까지 확인이 가능하여 실제 구동에 필요한 형체력을 역으로 확인하는 것이 가능하다. C. 금형의 구조 피로 해석ANSYS에서는 금형의 변형 해석을 수행한 후, 피로 해석 수행을 통해 구조물의 수명을 확인할 수 있다. 구조물에 발생하는 응력 및 변형률을 사용하여 제품의 수명을 계산하기 때문에 금형의 변형 해석에서는 열전달 해석 결과가 선택이었다면, 피로 해석에서는 구조 변형 해석 수행이 필수적이다. 금형의 변형 해석을 수행한 후에 피로 해석 결과를 쉽게 바로 확인 할 수 있으며, ANSYS에서 그림 7과 같이 하중이 어떤 크기로 반복될지, 어떤 이론을 사용할지를 선택해주면 제품의 수명이 나타난다.  맺음말이번 화에서는 ANSYS 프로그램을 소개하고 이를 사용하여 금형에 대한 해석적 접근 방법 및 가능성을 살펴보았다. 금형에 적용 가능한 해석으로 열전달, 변형, 피로 해석이 있고 그 결과로 금형의 온도 분포 및 강도, 수명을 예측할 수 있음을 확인하였다. 이어서 연재될 2화에서는 금형이 아닌 사출품에 대한 구조해석 및 3D 프린트를 사용한 적층가공물에 대한 해석을 소개할 예정이다. 
이용우 2018-02-06