피로 수명을 고려한 최적의 알루미늄 주조 공정

알테어 제품으로 만드는 알루미늄 주조 공정의 최적화


FÉMALK 에서 Click2Cast, Inspire, OptiStruct, HyperStudy 를 활용한 성공사례입니다.

  주조는 오늘날까지도 사용되는 가장 오래된 제조 공정 중 하나입니다. 다른 방법으로는 형상화하기 어려운 복잡한 형상을 크기에 관계없이 비교적 쉽게 제조할 수 있습니다. 주조는 6000 년 이상의 역사라는 초기 인류 문명만큼 긴 역사를 지니고 있고, 18세기 초 산업시대에 접어들면서 본격적으로 수요가 급성장한 것으로 알려져 있습니다. 특히 최신의 기계 기술과 공장시설들이 설립되면서 주조로 인해 대량 생산과 경제적인 생산도 가능하게 되었습니다.

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  오늘날 주조 금속 제품은 항공기 및 자동차와 같은 운송 수단의 중요 부품에서부터 산업 및 농기계, 중장비, 가전 제품, 의료 기기 등에 이르기까지 거의 모든 곳에서 사용됩니다. 또한 주조 공정은 비용 효과가 높고 효율적인 재사용이 가능하기 때문에 남은 재료나 알루미늄과 같이 가볍고 강도의 특성이 독특한 부품을 주조할 때 많은 이점이 있어서 산업 영역에서 널리 사용되고 있습니다. 자동차 시장의 경우 가벼운 알루미늄 주조가 필요한 최대 시장입니다. 알루미늄 협회 (The Aluminum Association)에 따르면 주조 제품은 자동차에 사용되는 알루미늄의 절반 이상을 차지한다고 합니다. 그렇기 때문에 1900 년대 초반부터 주조 알루미늄 변속기 하우징과 피스톤이 자동차와 트럭에 일반적으로 사용되고 있습니다. 이러한 제조 프로세스의 발전과 더불어 현대에는 시뮬레이션 방법이 활용되어 기업이 프로세스에 대한 심층적인 통찰력을 얻고 경쟁 환경에서 혁신을 할 수 있는 길이 열렸습니다.

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  알테어는 다양한 제조 과정을 위해 주조 공정에 특화된 Click2Cast, Inspire, OptiStruct, HyperStudy 와 같이 업계에서 자주 사용되면서 동시에, 다양한 주조 공정을 도울 수 있는 시뮬레이션 소프트웨어를 제공하고 있습니다. 기업은 시뮬레이션을 통해 결함을 조기에 발견해 시행 착오를 줄일 수 있어서 비용과 시간을 절약할 수 있습니다. 그리고 기본 프로세스에서 발생하는 상황에 대한 새로운 통찰력을 얻을 수 있습니다. 시뮬레이션의 큰 이점은 최적화에서 비롯되므로 고품질 제품을 얻으려면 공정 조건을 최적화할 수 있는 최고의 기회입니다.

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  헝가리 최대의 주조, 기계 가공 및 자동차 산업 부품을 생산하는 FÉMALK는 알루미늄 고압주조를 하는 회사입니다. 이 회사는 현대 주조 서비스에서 아래와 같은 경쟁적인 과제를 갖고 있었습니다.

  • 서로 다른 스킨 코어 미세 구조로 인한 재료 특성
  • 캐스트 부품의 피로 수명 (본질적으로 서비스 종료시의 실패를 의미합니다)

  최적화를 우선으로 하는 접근법을 사용하는 FÉMALK는 개발 프로세스의 초기 단계에서부터 협업할 수 있는 기회를 제공하는 대형 OEM에 대한 Tier 1 공급 업체로서 독보적 인 위치에 있습니다. 과거에는 CAD와 FEM간에 반복적인 프로세스를 사용해서 다소 느리다는 단점이 있었지만, 이제 OptiStruct를 사용해 첫단계에서 최적화를 진행하고, CAD의 미세조정이 거의 필요가 없어지기 때문에 작업 시간을 크게 단축할 수 있었습니다.

  초기 컨셉 생성에서 최적화를 백본으로 사용하여 최종 형상에 이르는 시뮬레이션 주도 방식의 엔진 서스펜션 마운트를 사용합니다. 이 프로세스로 디자인 공간을 확보하고, 공간에서 최대 볼륨을 도출하고, 질량 및 주파수에 제약 조건을 적용하기 때문에, OptiStruct가 최적화시킬 수 있는 여러 제안을 제공합니다. OptiStruct에서 제공되는 여러 제안 중에서 최상의 디자인을 선택하고 CAD로 해석하고 최종 디자인을 확인하실 수 있습니다.


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