Study on the design optimization of injection-molded DVD-Tray parts using CAE Simulation

사출성형은 다양한 형태의 제품을 대량 생산할 수 있는 플라스틱 성형 공법중의 하나이다. 플라스틱 제품을 만들기 위해서는 고상의 재료를 액상으로 녹인 후 다시 고상으로 굳히는 과정을 거치는 데, 이 과정 중에 많은 문제점들이 발생을 하게 된다. 과거에는 이러한 문제를 해결하기 위해서 성형 후 금형 설계 변경 등의 시행착오적 방법을 사용하였으나, 성형과정에 대한 사출성형 CAE (Computer Aided Engineering) 를 적용함으로써, 사전에 문제점을 파악하는 기술이 도입되었다. 플라스틱 제품의 큰 문제점 중 하나가 치수안정성이다. 특히 박막사출성형품은 게이트의 위치, 냉각채널과 온도에 따라서 변형량이 크게 달라진다. 본 연구에서는 현재 Stackmold방식으로 4개의 Cavity에 4개의 Hot-Runner가 설치된 금형을 통해 생산중인 DVD Tray 박막사출제품의 생산 원가 절감을 위해서 Cavity하나에 한 개의 Hot-Runner를 설계하기 위해서 CAE 해석을 통해 게이트의 위치, 냉각채널과 온도에 따라 비교하여 해석해 최적의 제품 설계를 하였다. CAE 해석에는 상업화된 CAE 프로그램인 Moldflow를 사용하였고, 수지는 PC+ABS를 사용하였다. Injection molding is one of plastic forming technology which can easily mass-produce plastic parts with various and even complex shape. The technology has lots of difficulties in making a good part due to phase change of material, high applied pressure, and fast melt flow speed in the cavity. To overcome the problems, they had to make trial and error method until the CAE (Computer Aided Engineering) could be a tool for concurrent engineering. In this paper, we investigate the optimal design for a plastic DVD tray part by systematic approach of the commercial CAE program. In design, we should consider two objectives which are both dimensional stability and cost-down. The dimension of the part is crucial because the tray should carry a DVD correctly, but the part is too thin to injection-mold easily. In order to improve the moldability, the mold is designed in the form of stack mold which is a kind of 4 hot runner system. In first, we changed the stack-mold system with one hot-runner to cost down, and decided the optimal position of the gate. After that, we investigate the effect of both the layout of cooling channels and the cooling temperature on the shrinkage of the DVD tray. A optimal simulation approach, the gate design is 2Gate#3 and the layout is Case2 cooling line as the optimal temperature of 70^C. The Moldflow and PC+ABS are used for the CAE program and material respectively.