최첨단 금형 제조 기술 6가지 탐구

금형 제조 기술이 급속히 발전하여 현대 CNC 가공 기술의 필수적인 부분이 되었습니다. 금형 CAD/CAM 기술, 금형 레이저 급속 프로토타이핑 기술, 금형 정밀 프로토타이핑 기술, 금형 초정밀 가공 기술, 금형 설계 시 유한요소법/경계요소법을 이용한 유동/냉각/열전달 공정 동적 시뮬레이션 기술, 금형 CIMS 기술, 개발된 금형 DNM 기술과 CNC 기술 등이 거의 모든 현대 제조 기술을 망라합니다.

현대 금형 제조 기술은 정보 주도 가속화, 제조 유연성 향상, 민첩 제조, 체계적 통합 방향으로 발전하고 있습니다.

1. 고속 CNC 밀링 기술

고속 CNC 밀링 기술은 높은 속도뿐만 아니라 뛰어난 가공 정밀도와 표면 품질을 가지며, 온도 상승도 낮습니다(공작물 온도 상승 3℃만). 기존 절삭 공정과 비교해 열변형이 작아 열변형에 민감한 소재(마그네슘 합금 등) 가공에 적합합니다. 또한 절삭 힘이 작아 얇은 벽과 강성 부품 가공에 적합합니다. 합리적인 공구와 절삭량 선택으로 고경도 소재(HRC60) 가공도 실현할 수 있습니다. 따라서 고속 밀링 기술은 여전히 현재 연구의 초점이며, 더 높은 민첩성, 지능화, 통합 방향인 3세대 모델링 기술로 발전하고 있습니다.

2. 방전 밀링 및 '그린' 제품 기술

해외 관점에서 볼 때, 방전 가공 기술(EDM)은 성능, 공정 지표, 지능, 자동화 정도 모두 매우 높은 수준에 도달했습니다. 현재 해외 신규 트렌드는 EDM 밀링 기술(EDM 가공 기술) 연구 개발로, 기존 공동 형성 전극 가공 기술을 고속 회전하는 단순 관형 전극을 사용하여 3차원 또는 2차원 윤곽 가공(마치 CNC 밀링처럼)으로 대체하는 것입니다. 따라서 복잡한 형상 전극을 만들 필요가 없는 EDM 분야의 주요 발전입니다.

EDM 기술 발전에 따라 EDM 안전 보호 기술에 점점 더 많은 관심이 쏠리고 있으며, 많은 전기 기계가 보안 보호 기술로 간주됩니다. 현재 EC는 'CE' 마크가 없는 기계는 EC 시장에 진입할 수 없도록 규정했습니다. 동시에 국제 시장도 안전 보호 기술 요구사항에 점점 더 주목하고 있습니다.

국제 시장에서 '그린' 제품에 점점 더 많은 관심이 집중되고 있습니다. 이 경우, 금형 가공 주력 장비로서 EDM 공작기계는 미래에 이 문제를 해결해야 합니다.

3. 차세대 금형 CAD/CAM 소프트웨어 기술

CAD/CAM 애플리케이션은 제품 설계와 제조 공정 프로그래밍, 특히 CNC 가공에 사용됩니다. CAM 소프트웨어(미국 사이트)는 CAD 소프트웨어에서 생성된 모델과 어셈블리를 사용하여 공작기계를 구동하여 설계를 물리적 부품으로 구현하는 공구 경로를 생성합니다. CAD/CAM 소프트웨어는 프로토타입, 완제품, 생산 런 설계 및 제조에 사용됩니다.

새로운 금형 소프트웨어는 금형 설계 실무를 요약한 기반 위에서 개발되어야 합니다. 지식을 체계화하고 과학적으로 조직화하며, 엔지니어링 지식 기반을 특정 형태로 저장하여 금형에 쉽게 호출할 수 있게 해야 합니다. 지능형 소프트웨어 지원으로 금형 CAD는 더 이상 전통적인 설계 계산 방법을 모방하지 않습니다. 그러나 첨단 설계 이론의 지도 하에 이 분야의 전문 지식과 성공 경험을 충분히 활용하여 설계 결과가 합리적이고 진보적이게 만듭니다.

차세대 금형 소프트웨어는 3차원 사고와 직관적 감각으로 금형 구조를 설계합니다. 생성된 3D 구조 정보는 NC 가공 금형 제조 평가에 쉽게 활용될 수 있으며, 3D 매개변수 피처 모델링, 성형 공정 시뮬레이션, NC 가공 공정 시뮬레이션, 정보 교환 및 조직 관리가 상당히 완벽한 수준에 도달해야 하며, 높은 통합도를 가져야 합니다. 소프트웨어 통합도는 기능 모듈 완성에만 의존하지 않고, 이들 기능 모듈이 동일한 데이터 모델을 공유하여 통합된 글로벌 동적 데이터베이스를 형성하고, 금형 설계, 제조, 조립, 테스트, 디버깅 전 과정을 지원하는 포괄적 관리와 정보 공유를 실현하는 데에도 의존합니다.

차세대 금형 소프트웨어에서 금형 제조 적합성 평가 기능은 필수적입니다. 여러 방안을 선별할 뿐만 아니라 금형 설계 공정의 합리성과 경제성을 평가하여 금형 설계자에게 수정 근거를 제공해야 합니다.

제조 적합성 평가는 금형 설계 및 제조 비용 추정, 금형 조립 평가, 금형 부품 제조 공정 평가, 금형 구조 및 성형 성능 평가를 포함합니다. 신세대 소프트웨어는 조립 지향 기능도 가져야 합니다. 금형 기능은 조립 구조를 통해서만 반영될 수 있기 때문입니다. 조립 지향 설계 방법을 채택하면 금형 조립이 더 이상 단순 부품 조립이 아닙니다. 데이터 구조는 금형 기능을 설명할 뿐만 아니라 부품 간 관계를 정의하여 금형 품질을 효과적으로 실현할 수 있습니다.

4. 선진 제조 기술 | 래피드 툴링

1) 레이저 급속 프로토타이핑 기술(RPM)의 급속한 발전으로 중국은 국제 수준에 도달했으며 점차 상용화되었습니다. 세계 주요 상용 급속 프로토타이핑 공정은 SLA(광경화), LOM(적층 제조), SLS(선택적 레이저 소결), 3D-P(3D 프린팅)입니다.

청화대학은 미국 3D사에서 SLA250(광경화 또는 감광성 수지 레이저 경화) 장비와 기술을 도입해 연구 개발을 주도했습니다. 수년간 노력과 여러 번 개선, 완성을 거쳐 'M-RPMS - 다기능 급속 프로토타이핑 제조 시스템'(LUM-SSM, 용융 압출 - MEM 포함)을 출시했습니다. 이는 중국이 독자적 지식재산권(국가 특허)을 가진 세계 유일 시스템으로, 두 가지 급속 프로토타이핑 공정을 갖췄으며 가성비가 더 우수합니다.

2) 다이리스 멀티포인트 성형 기술은 기존 금형 대신 고도로 조정 가능한 펀치 그룹을 사용하는 또 다른 선진 제조 기술입니다. CAD/CAM/CAT 기술을 멀티포인트 성형 시스템의 주된 수단으로 하여 3차원 표면의 신속하고 경제적인 자동 성형을 실현합니다. 지린공업대학이 국가 핵심 과학기술 프로젝트인 다이리스 성형을 수행하며 세계 최고 수준의 멀티포인트 다이리스 성형 장비를 독자 설계 제작했습니다.

미국 MIT, 일본 도쿄대, 도쿄공업대와 비교했을 때 중국 기술은 이론 연구의 실용적 응용에서 앞서 있으며 현재 응용 분야를 확장하고 있습니다.

3) 수지 프레스 금형이 국내 자동차 시제품 생산에 최초로 성공적으로 적용되었습니다. 파오 금형 제조사는 신차 프로토타입 테스트를 위해 12세트 수지 금형을 설계 제작했습니다. 12세트 금형은 백, 후드, 전후 펜더 등 내외장 대형 복잡 도면입니다. 주요 특징: 금형 표면은 메인 모델 CAD/CAM 가공 기반; 스위스 시바 고강도 수지 주조 성형; 볼록/오목 금형 간극은 수입 특수 왁스 시트로 제어. 고정밀 금형 치수; 제조 주기 1/2~2/3 단축, 제조 비용 1천만 위안 절감(12세트). 소형차 시제품 생산의 새 길 개척, 국내 선구자. 스위스 시바 전문가들은 90년대 국제 표준에 부합한다고 평가했습니다.

5. 현장 기반 금형 시험 기술

정밀 금형 발전으로 측정 요구사항이 점점 높아지고 있습니다. 고정밀 3차원 측정기(CMM)는 환경의 긴 시간 제한으로 인해 생산 현장에서 거의 사용되지 않습니다. 신세대 CMM은 온도 보상과 진동 방지 소재 특성을 가집니다. 방진 대책으로 환경 적응성과 신뢰성을 향상시켜 작업장에 쉽게 설치하여 현장 측정 특성을 실현할 수 있습니다.

6. 거울 연마 금형 표면 공학 기술

금형 연마 기술은 금형 표면 공학의 중요한 부분이자 금형 제조 공정의 중요한 고리입니다.

현재 국내 연마 공구로 Ra0.05μm, 연마재와 공정은 기본적으로 수요를 충족하지만, Ra0.025μm 거울 연마 장비, 연마재와 공정은 아직 탐구 단계입니다.

현재 국내 연마 장비, 연마 공구, 연마 공정이 초미세 표면 거칠기 Ra0.05μm에 도달할 수 있는 것은 기본적으로 수요를 충족합니다. Ra0.05μm 초미세 표면 거칠기는 아직 탐구 단계에 있습니다.

거울 면 사출 금형의 대규모 생산 적용으로 연마 기술이 핵심 문제가 되었습니다. 중국의 연마 기술과 소재로 인해 일부 문제는 여전히 존재합니다. 포인트 블랭크 렌즈, 사출 금형, CD, VCD, 고투명도 공구 등으로 인해 사출 금형 상당 부분이 여전히 수입에 의존하고 있습니다.

주목할 점은 금형 표면 연마가 연마 장비와 공정뿐만 아니라 금형 소재의 거울 정도에도 영향을 받는데, 이는 충분한 주목을 받지 못했습니다. 즉, 연마 자체는 금형 소재에 의해 제한됩니다. 예를 들어 45# 탄소강을 금형으로 사용해 RA0.2μm까지 연마하면 결함이 보입니다. 추가 연마는 밝기만 높일 뿐 거칠기 개선은 기대할 수 없습니다. 따라서 국내 거울 금형 생산에는 수입 금형 소재를 자주 사용합니다. 스웨덴 ASSAB 136, 일본 다토 PD555 등이 거울 연마를 만족시킬 수 있습니다.

표면 금형 소재는 화학 조성 문제만이 아니라, 용해 진공 탈가스, 아르곤 가스 보호 주괴, 연속 수직 주조 및 압연, 단조, 연화 등 일련의 선진 기술이 더 중요합니다. 이를 통해 내부 결함과 불순물이 적고, 미세 입자, 분산도 높고, 금속 미세 입자 크기, 우수한 균일성 등 일련의 장점을 가진 거울 연마 강재 요구사항을 달성합니다.

현대 금형 제조는 무한한 양으로 발전

이 경쟁적인 제조 세계에서 모든 것이 그 어느 때보다 더 현대적이고 혁신적으로 변하고 있습니다. 미래는 무한하고 예측 불가능하며, 현대 스타일링의 발전도 마찬가지입니다.

JTR의 현대 급속 프로토타이핑 서비스로 귀하의 설계 작업과 신제품 프로토타입에서 더 많은 가능성을 보고 좋은 결과를 얻으실 수 있습니다. The Weeknd는 모든 산업 분야의 CNC 가공, 급속 사출 성형, 프로토타이핑을 전문으로 하는 교수입니다. 빠르고 무료 견적을 받아보세요. JTR이 더 나은 서비스를 드리겠습니다.