에너진, 획기적인 사출금형 생산성 향상이 가능한 ‘확산접합 기술’ 개발
에너진, 획기적인 사출금형 생산성 향상이 가능한 ‘확산접합 기술’ 개발
  • 엄재성 기자
  • 승인 2021.06.07 09:54
  • 댓글 1
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제품 형상에 따른 자유로운 냉각유로 설계 및 적용 기술로 다양하고 복잡한 형상의 사출금형 제작 가능

사출성형공정은 용융된 다양한 재질의 플라스틱 수지를 금형에 고압으로 채운 후 냉각시켜 원하는 형상의 성형품을 제작하는 기술이며 치수 정밀도가 우수하고 복잡한 형상의 제품을 한 번에 제조할 수 있어 대량생산에 적합한 공정 기술이다. 사출성형은 충진, 보압, 냉각,

이형의 순서로 이루어지며 각 과정의 공정 조건은 사출품의 외관, 품질, 치수정밀도, 생산성 등에 직접적인 영향을 준다.

특히, 사출성형으로 열가소성 수지 원료로 제품을 생산할 경우는 금형 냉각이 총 사이클 타임의 2/3를 넘게 차지한다. 냉각 회로를 효율적으로 설계하면 냉각 시간이 줄어들어 전반적으로 생산성이 높아진다. 잘 설계된 회로에서는 균등 냉각을 통해 잔류 응력이 줄고 치수 정확도와 안정성이 유지되어 제품 품질과 생산성이 안정될 수 있다.

건드릴을 활용한 기존의 금형 제작 방식은 냉각 유로를 설계하는 데 한계가 있어 냉각시간이 오래 걸려 생산성 향상에 한계가 있었다. 이러한 한계를 극복한 새로운 사출금형 제작기술과 장비가 개발되어 주목을 받고 있다. 확산접합 기술을 개발한 에너진이 그 주인공이다. 본지에서는 에너진을 방문하여 사출금형의 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 ‘확산접합(Diffusion bonding)’ 기술과 히트 스프레더 기술, 관련 장비, 특징 등에 대해 알아보았다.

확산접합, 최근까지 이상으로 치부되었던 냉각능이 극대화된 금형 구조 - “3차원의 자유로운 곡선 냉각 유로”- 의 설계 및 제작을 확산접합으로 구현

‘확산접합(Diffusion bonding)’은 기존의 직선 건드릴 가공으로 구현했던 냉각 유로를 자유로운 곡선라인으로 만들어 최적의 구조로 기능을 극대화하는 방법이며, 이 방법을 실현시키는 기술이 확산접합(diffusion bonding)이다.

그리고 히트파이프 기술을 3D형상으로 구현하는 것이 히트 스프레더(Heat spreader)이며, 이는 확산접합(diffusion bonding)과 매우 밀접한 기술이 복합적으로 결합되어 자유로운 구조로 열을 전달해 주는 기술이다.

에너진의 확산접합장비(Hot Press). (사진=에너진)
에너진의 확산접합장비(Hot Press). (사진=에너진)

고압장비 분야에서 핵심기술을 보유한 에너진은 진공 핫프레스(Vacumm Hot Press) 장비를 개발하고, 기존의 건드릴 가공을 활용하던 사출금형 제작 방식을 대신하여 동종 또는 이종소재를 접합하여 냉각유로를 자유롭게 설계하고, 복잡한 형상을 가진 사출금형 제작기술을 개발했다.

이 장비는 사출금형 뿐만 아니라 열교환기, 반도체 분야에도 적용하고 있으며, 생산성 증대 및 품질 향상에 탁월한 효과를 나타내고 있다.

그리고 자동차와 가전산업 등 사출금형 사용 비중이 높은 산업 분야가 주요 고객사이다. 이 기술은 다품종 소량 생산하는 정밀부품과 대량생산하는 정밀부품에 모두 적용 가능하며, STS와 니켈합금, 티타늄, 구리 등 다양한 소재를 활용할 수 있다.

에너진 관계자는 “당사가 보유한 확산접합 기술을 활용해 제작한 사출금형은 냉각유로의 자유로운 구성으로 제품 생산 최적화 밸런스 라인(Balance Line) 확보로 냉각 사이클 타임(Cycle time)을 단축하여, 금형내 냉각불균형으로 인한 품질문제를 감소시키고, 동일시간대에 생산량 증가 및 품질 안정성 확보가 가능하다. 또한 일반적 냉각 가공방법으로는 한계점이 있으나, 확산접합 냉각방법으로 금형 내 균일한 온도관리를 할 수 있다”고 말했다.

확산접합 기술과 코어의 특수냉각 공법을 활용할 경우 ▲냉각효율 증대와 냉각시간 감소를 통한 생산성 증대 ▲금형내 균일한 냉각구성으로 성형해석을 통하여 변형량을 예측하고 예측을 통한 모델링 수정과 제품의 변형에 의한 시행착오 최소화를 통한 고객 납기의 단축, 설변 횟수 및 개발 시간 단축 ▲제품 변형의 개선 연구 및 제품 역설계로 캐비티(Cavity) 온도의 균일화를 통한 품질 개선 ▲제품의 후 변형 방지 지그사용 최소화 및 사출성형 후 후공정 최소화를 통한 인건비 절감 및 품질의 안정성, 업무효율 증대를 기대할 수 있다.

금속 3D프린팅 기술로 구현 못하는 제품 제작 가능, 사출금형 조도 향상·온도 조절 가능

에너진 황인기 전무는 “기존 공정으로 제작된 사출금형은 온도 조절이 제대로 되지 않고, 금속 3D프린팅 기술을 활용해 제작한 사출금형도 냉각 및 가열이 제한적이다. 당사가 보유한 확산접합 기술은 금속 3D프린팅 기술로 구현하지 못하는 제품도 제작이 가능하다. 당사의 접합기술로 제작한 사출금형은 조도 향상과 온도 조절이 가능하고, 사출성형 비용 절감과 사출금형의 품질 향상도 가능하다”고 말했다.

이어 “산업별로 자동차산업 분야와 화장품산업 분야에 사용하는 사출금형 제작에 매우 효과적이며, 가전산업 분야에도 적용 가능하다. 기존의 건드릴 가공방식은 냉각채널이 적어 냉각시간이 길었지만 당사의 기술로 제작한 사출금형은 작은 채널로 냉각수가 많이 흐르기 때문에 냉각효과가 우수하다. 물론 금형 단가가 다소 상승하기는 하지만 기존 방식과 내구성에서 큰 차이가 없고, 공정비용 절감 및 품질 향상이 가능하기 때문에 충분히 상쇄가 가능하다. 당사에서는 확산접합 기술의 우수성을 널리 알리고, 사출금형 제조업체들을 대상으로 가공서비스를 하는데 주력할 계획이다”고 덧붙였다.

고압장비 및 금속, 탄소, 세라믹 등 각종 분말소재를 활용한 소결 및 성형장비 등을 생산하는 데 주력해 온 에너진은 최근 국내 굴지의 대기업 1차 벤더로 선정됐다. 이는 에너진의 확산접합 기술을 해당 대기업이 자사에 납품되는 사출금형에 적용하고 싶어하기 때문이다.

황인기 전무는 “국내 금형 설계 엔지니어들이 당사의 기술을 널리 활용하기를 바란다. 우선 국내에서 확산접합 기술을 안착시킨 후 각 나라별로 접합기술을 활용한 서비스 체인점을 설립할 계획이다. 궁극적으로는 금형 가공 분야의 글로벌 서비스업체로 발돋움하는 것이다”고 강조했다.

에너진 회사 전경. (사진=에너진)
에너진 회사 전경. (사진=에너진)

한편 1987년 고려진공으로 창업한 에너진은 고온, 고압장비 및 관련 부품소재 등을 생산하는 데 주력해 오다 2011년 2월 현재의 사명으로 상호를 변경했다.

열 확산, 방열 기술, 초고압 장비 제작기술, 화인세라믹 장비 제작기술 등을 갖춘 에너진은 냉간 등방압 성형기(CIP, Cold Isostatic Press), 복합 냉간 등방압 성형기, 열간 등방압 성형기(HIP), 온간 등방압 성형기(WIP), 핫프레스, 소결로, 가스 소결장비, 방전 플라즈마 소결 장비, 초고압멸균처리기, 열교환기 등을 생산한다.

또한 확산접합, 금형 아이디어, 소결, 화학기상증착, 초고압성형 등 각종 제조 관련 서비스도 제공 중이다.


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최** 2021-12-01 01:57:48
황인기? 이름이 뭐 저래 회사에서 인기 ㅈ나 없을듯 ㅋㅋㅋ