시뮬레이션 기반 주조 설계를 통한 파라미터 및 주조 최적화

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APA의 NovaFlow & Solid는 고급 유체 흐름 및 열 전달 이론을 기반으로 하는
금형 충전 및 응고 시뮬레이션 패키지입니다.


NovaFlow & Solid를 사용하면 다른 매개 변수를 쉽게 변경할 수 있으며,
3D 모델에서 완벽한 시뮬레이션을 설정하면 빠르고 정확한 결과를 얻을 수 있습니다.


주조 공정은 다양한 용도에 대한 주물을 생산하기 위해 5,000년 이상 사용되어 왔다는 사실을 알고 계셨나요?

주물(Casting)은 점점 가벼워지고 강해지며 결함이 없어지고 있지만 개선의 여지는 아직 남아 있습니다.

가벼운 무게와 높은 품질에 대한 요구가 높아짐에 따라 우리는 주조를 설계하고 생산하는 방법을 바꾸는 데에 도전해야 합니다.

지금까지 주조 시뮬레이션 프로그램은 주조물을 설계하는 회사가 아니라 주조 공장에서 주로 사용했습니다. 빠르게 변화하고 있는 부분이죠.

왜 다른 종류의 금속을 주조하는 것이 복잡할까요? 간단히 말하자면, 금속이 액체에서 고체로 변할 때 밀도가 변합니다.

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액체 용융물이 고체 금속으로 응고될 때 부피는 감소하고 밀도는 증가

일반적으로 강철의 경우 액체에서 고체 상태로의 체적(Volume) 감소율은 7%입니다.

이 체적은 치수를 감소시키고 또한 주조에서 응고되는 주물에 ‘구멍’을 만듭니다.

시뮬레이션 기반 주조설계 (Simulation-Driven Casting Design)

시뮬레이션 기반 주조설계(Simulation-Driven Casting Design)방식을 사용하면 밀도 변화를 직접 해결할 수 있습니다. 이를 수행하기 위해 좋은 주조 설계를 하기 위한 몇 가지 기본적인 규칙들을 소개해드립니다.

 수축결함을 방지하기 위해 ‘Hot spot’을 찾아 제거하기
 녹는점(Melt splitting points) 정의하기
 방향성 응고(Directional solidification)를 위한 설계하기
 Study the metal front angle

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주물을 설계할 때의 기본 설계 규칙에는 Hot spot, 방향성 응고(Directional solidification),
분리 점(Split Points) 및 Metal front angle을 적용해야 합니다.

이러한 규칙을 적용하면 주조 공정을 견디기 위해 주물이 더 견고해질 수 있으며, 결과적으로 더 나은 품질의 제품이 나오게 되겠죠?

매개 변수 및 형상 최적화(Parameter and Geometry Optimization)

시뮬레이션을 사용하여 주조 설계를 보다 효율적으로 수행하고 앞에서 설명한 규칙을 적용하려면 Taguchi Methods 와 같은 실험 계획법(DOE)을 사용할 수 있습니다.

NovaFlow&Solid에서 Taguchi Methods는 시뮬레이션과 통합되어 있어, 사용자가 구조화된 시뮬레이션을 설정하고 다른 온도와 같은 다양한 매개변수를 set-up 하거나 주물의 기하학적 구조를 변경하여 차이를 확인하고 최고의 옵션을 선택할 수 있습니다.

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실험계획법(DOE) 및Taguchi Methods 및 파라미터 set을 할 수 있는 set-up 메뉴

평가는 다른 그래프나 표를 Studying하여 매뉴얼화할 수 있습니다.

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실험계획법(DOE) 및 Taguchi Methods 및 파라미터 set을 할 수 있는 set-up 메뉴

또는 다음을 기반으로 자동 평가됩니다.

 주조의 수축 결함
 채워지는 캐스팅의 양
 충전동안 최대 속도
 최대 수축 강도

이러한 요인들을 사용하여 시스템 자체적으로 최적의 파라미터 set 또는 최적의 주조 설계를 찾을 수 있습니다.

이러한 구조화된 시뮬레이션 방법은 특정 규칙을 사용하여 설계 프로세스를 단축시키고 주물을 쉽게 제작하고 높은 품질을 제공할 수 있도록 합니다.

(여기)를 클릭하여 NovaFlow&Solid를 다운로드해보세요.

감사합니다.
한국알테어

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