KR101905063B1 - 스마트 공장에 기반한 복합소재의 제조방법 - Google Patents
스마트 공장에 기반한 복합소재의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101905063B1 KR101905063B1 KR1020170104895A KR20170104895A KR101905063B1 KR 101905063 B1 KR101905063 B1 KR 101905063B1 KR 1020170104895 A KR1020170104895 A KR 1020170104895A KR 20170104895 A KR20170104895 A KR 20170104895A KR 101905063 B1 KR101905063 B1 KR 101905063B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- composite material
- computer
- material product
- information
- database
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 86
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 39
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 27
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 24
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims description 15
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 claims description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 8
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 6
- 238000007726 management method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011365 complex material Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 239000003733 fiber-reinforced composite Substances 0.000 description 1
- 238000009730 filament winding Methods 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000013439 planning Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/04—Manufacturing
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
- G06Q10/063—Operations research, analysis or management
- G06Q10/0631—Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
- G06Q10/06313—Resource planning in a project environment
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
- G06Q10/063—Operations research, analysis or management
- G06Q10/0639—Performance analysis of employees; Performance analysis of enterprise or organisation operations
- G06Q10/06395—Quality analysis or management
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/30—Computing systems specially adapted for manufacturing
Landscapes
- Business, Economics & Management (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Economics (AREA)
- Entrepreneurship & Innovation (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Marketing (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Development Economics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Game Theory and Decision Science (AREA)
- Operations Research (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- General Factory Administration (AREA)
Abstract
본 발명의 실시예에 따른 스마트 공장의 복합소재 제조방법은, 컴퓨터와 생산 설비가 정보 통신 기술을 통해 정보를 송,수신함으로써, 설계, 해석 및 제조 등 생산을 통합하여 수행할 수 있다. 또한, 설계 및 해석을 통한 데이터들이 제조를 위한 시방서로 자동 설정됨으로써, 제조 공정이 보다 효율적으로 이루어질 수 있다. 또한, 제조시 데이터들이 백업되어 차후 제조를 위한 기초 데이터로 활용될 수 있으므로, 설계, 해석 및 제조에 대한 정보 관리가 원활하게 이루어짐으로써 보다 효율적이고 단가 관리 등에 효과적이라 할 수 있다.
Description
본 발명은 스마트 공장에 기반한 복합소재의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 설계, 해석 및 제조 등 생산 과정을 정보통신 기술을 이용하여 통합함으로써, 생산성, 품질 및 고객 만족도를 향상시킬 수 있는 스마트 공장에 기반한 복합소재의 제조방법에 관한 것이다.
섬유강화 복합소재는 탄소섬유, 아라미드 섬유, 유리 섬유, CNT(Carbon Nano Tube) 섬유 등 고강도 섬유를 포함하여 제조된 것으로서, 중량 대비 강도가 높은 이점이 있으며, 풍력 발전, 항공 우주, 자동차, 건축 등 다양한 분야에 널리 이용될 수 있다.
상기 복합소재를 제조하는 공정은 다양한 방법이 제안, 실시되고 있으며, RTM(Rapid tranfer molding), WCM(Wet compression molding), PCM(Prepreg compression molding), FW(Filament winding), 인발 및 SR(Sheet rolling) 등이 있다.
그러나, 종래의 복합소재를 제조하는 공정들은, 제조 과정이 복잡하고, 노동 집약적인 공정들이므로 가공시간이 길고 연속 공정으로 이루어지지 못하는 문제점이 있다.
최근에는 제품의 기획, 설계 및 생산에 이르는 전 과정을 정보통신 기술을 이용해 통합하여 최소 비용과 시간으로 고품질의 제품을 생산하는 스마트 공장에 대한 관심이 증대되고 있다.
본 발명의 목적은, 정보통신 기술을 이용하여 설계, 해석 및 제조 등 생산을 통합하여 수행할 수 있는 스마트 공장에 기반한 복합소재의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 스마트 공장에 기반한 복합소재의 제조방법은, 사용자가 제조하고자 하는 복합소재 제품의 기하 정보와, 상기 복합소재 제품의 재질, 처짐량, 강성, 변형 및 강도에 대한 물성치를 포함하는 사용자 설정 파트 리스트를 스마트 공장의 컴퓨터에 입력하는 입력 단계와; 상기 컴퓨터에 상기 사용자 설정 파트 리스트의 정보가 입력되면, 상기 컴퓨터가 능직, 평직 및 단방향 설계에 따른 물성치를 고려하여 상기 복합소재 제품의 외형을 설계하여, 설계 정보를 설계 파트 리스트를 출력하는 설계 단계와; 상기 컴퓨터는 상기 설계 파트 리스트의 정보를 시뮬레이션 툴에 입력하여, 상기 시뮬레이션 툴을 통해 상기 복합소재 제품의 처짐량, 강성, 변형 및 강도를 해석하고, 해석된 결과가 상기 사용자 설정 파트 리스트에 포함된 물성치를 만족하면, 상기 물성치와 상기 설계 파트 리스트를 최적 파라미터로 출력하는 해석 단계와; 상기 컴퓨터는 상기 해석 단계에서 출력된 상기 최적 파라미터를 시방서로 출력하는 시방서 출력 단계와; 상기 컴퓨터가 상기 시방서를 상기 스마트 공장의 생산 설비에 전송하면, 상기 생산 설비는 상기 시방서에 따라 재단, 적층 및 믹싱 중 적어도 하나의 공정을 통해 예비 성형품(Preform)을 제조하는 예비 성형단계와; 상기 컴퓨터가 데이터베이스에 미리 저장된 어닐링 조건 정보를 상기 생산 설비로 전송하면, 상기 생산 설비는 상기 예비 성형품을 상기 어닐링 조건 정보에 따라 어닐링하는 어닐링 단계와; 상기 컴퓨터가 상기 데이터베이스에 미리 저장된 성형 조건 정보를 상기 생산 설비로 전송하면, 상기 생산 설비는 상기 예비 성형품을 상기 성형 조건 정보에 따라 상기 복합소재 제품으로 성형하는 성형 단계와; 상기 컴퓨터가 상기 데이터베이스에 미리 저장된 탈형 조건 정보를 상기 생산 설비로 전송하면, 상기 생산 설비는 상기 탈형 조건 정보에 따라 상기 복합소재 제품을 탈형하는 탈형 단계와; 상기 컴퓨터가 상기 데이터베이스에 미리 저장된 표면처리 정보를 상기 생산 설비로 전송하면, 상기 생산 설비는 상기 표면처리 정보에 따라 상기 복합소재 제품을 표면 처리하는 표면처리 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 스마트 공장의 복합소재 제조방법은, 컴퓨터와 생산 설비가 정보 통신 기술을 통해 정보를 송,수신함으로써, 설계, 해석 및 제조 등 생산을 통합하여 수행할 수 있다.
또한, 설계 및 해석을 통한 데이터들이 제조를 위한 시방서로 자동 설정됨으로써, 제조 공정이 보다 효율적으로 이루어질 수 있다.
또한, 제조시 데이터들이 백업되어 차후 제조를 위한 기초 데이터로 활용될 수 있으므로, 설계, 해석 및 제조에 대한 정보 관리가 원활하게 이루어짐으로써 보다 효율적이고 단가 관리 등에 효과적이라 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복합소재를 제조하기 위한 스마트 공장의 구성요소를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 공장에 기반한 복합소재의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 공장에 기반한 복합소재의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 대해 설명하면, 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복합소재를 제조하기 위한 스마트 공장의 구성요소를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 공장의 구성요소는, 컴퓨터(10)와 생산 설비(20)를 포함한다.
상기 컴퓨터(10)는, 상기 생산 설비(20)와 유,무선 통신 가능하도록 설치된다.
상기 컴퓨터(10)는, 사용자가 설정한 사용자 설정 파트 리스트(part list)가 입력되고, 입력된 정보에 따라 복합소재 제품을 설계하고, 시뮬레이션 툴을 이용하여 해석하며, 해석된 결과에 따라 시방서를 출력하여 상기 생산 설비(20)를 제어한다. 여기서, 사용자는 관리자인 것도 가능하고, 상기 복합소재 제품을 주문한 의뢰인인 것도 가능하다.
상기 사용자 설정 파트 리스트는, 상기 컴퓨터(10)에 직접 입력하는 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 사용자가 소지한 스마트 단말기(미도시)에 입력하면, 상기 스마트 단말기(미도시)가 유,무선 통신을 통해 상기 컴퓨터(10)로 전송하는 것도 가능하다.
상기 컴퓨터(10)에는 후술하는 어닐링 조건 정보, 성형 조건 정보, 탈형 조건 정보 및 표면처리 정보가 저장되는 데이터베이스가 구비된다.
상기 생산 설비(20)는, 상기 시방서에 따라 제조되는 상기 복합소재 제품을 예비 성형하고, 어닐링하고, 성형 후 탈형하기 위한 설비이다. 상기 생산 설비(20)는, 하나의 장비로 구성되는 것도 가능하고, 여러 장비들이 컨베이어 벨트 등으로 연결되어 복수의 공정들이 순차적으로 연속 진행되도록 설치될 수 있다. 상기 생산 설비(20)를 구성하는 복수의 설비들은 서로 유,무선 통신이 가능한 설비이다.
상기 생산 설비(20)는, 표면 처리하는 장비를 더 포함할 수 있다. 표면 처리공정은, 피복, 코팅, 인쇄, 튜빙 및 증착 등을 포함한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 표면 처리하는 장비는 상기 생산 설비(20)와 별도로 구비되되, 표면 처리하는 장비는 상기 컴퓨터(10)에 의해 제어되는 것도 가능하다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 공장에 기반한 복합소재의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 공장에 기반한 복합소재의 제조방법은 다음과 같다.
먼저, 사용자가 제조하고 하는 복합소재 제품에 대한 정보를 상기 컴퓨터(10)에 입력한다.(S1)
여기서, 사용자는 상기 스마트 공장의 관리자인 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 입력 단계에서 입력되는 입력값은, 사용자가 설정한 사용자 설정 파트 리스트를 포함한다.
상기 사용자 설정 파트 리스트는, 상기 복합소재 제품의 기하 정보와, 상기 복합소재 제품들의 재질, 처짐, 강성, 변형 및 강도에 대한 물성치를 포함한다. 상기 사용자 설정 파트 리스트에 포함된 정보는 상기 복합소재 제품의 제조를 의뢰한 의뢰인이 요구한 값들이다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 사용자 설정 파트 리스트에는 상기 복합소재 제품을 제작할 수 있는 요구 데이터들이라면 어느 것이나 포함 가능하다.
상기 컴퓨터(10)에 상기 사용자 설정 파트 리스트의 정보가 입력되면, 상기 컴퓨터(10)가 설계 툴을 이용하여 상기 복합소재 제품의 외형을 설계한다.(S2)
상기 컴퓨터(10)는, 능직, 평직 및 단방향 설계에 따른 워프(Warp)와 웨프트(Weft)에 대한 물성치를 고려하여 설계한다. 상기 설계 툴은, ZWCAD 등을 사용할 수 있다.
여기서, 상기 평직은 가로줄 및 세로줄을 한칸씩 건너서 엮은 형태를 말하는 것이며, 상기 능직(사문직)은 가로줄 및 세로줄을 두칸 이상씩 건너서 엮은 형태를 의미한다.
상기 워프(Warp)는 세로 사를 의미하고, 상기 워프에 대한 물성치는 탄성계수, 인장 및 압축 강성을 포함한다.
상기 웨프트(Weft)는 가로 사를 의미하고, 상기 웨프트에 대한 물성치는 탄성계수, 인장 및 압축 강성을 포함한다.
상기 컴퓨터(10)는, 상기 설계 단계에서 설계된 설계 정보는 설계 파트 리스트로 출력한다.
상기 설계 파트 리스트에는, 설계된 복합소재 제품의 처짐, 강성, 변형 및 강도를 포함한 물성치와, 상기 복합소재 제품의 두께, 결합부에 대한 정보를 포함한다.
상기 복합소재 제품의 결합부에 대한 정보는, 상기 복합소재 제품이 타 금속 재료나 플라스틱 재료 등 다른 부품과 결합될 때, 이음매를 볼트로 할 것인지 리벳처리를 할 것 인지 혹은 용접을 할 것 인지 등에 대한 정보이다.
상기 설계가 끝나면, 상기 컴퓨터(10)는 상기 시뮬레이션 툴을 이용하여 상기 복합소재 제품을 시뮬레이션 해석한다.(S3)
상기 해석 단계에서 입력되는 입력값은, 상기 설계파트 리스트, 상기 설계단계에서 설계된 상기 복합소재 제품의 설계 도면, 상기 복합소재 제품을 이루는 탄성계수, 푸아송비, 밀도, 설계 형상과 경계조건 등을 포함한다.
여기서, 상기 시뮬레이션 툴은 ANSYS, SIMWIS(ZWCAD), PIANO 등 상용 해석 프로그램을 사용할 수 있다.
상기 해석 단계에서 시뮬레이션 해석을 통해 얻는 해석 결과값은, 상기 복합소재 제품의 두께, 처짐, 강성, 변형 및 강도를 포함한다.
상기 해석 단계에서 출력된 해석 결과가 상기 사용자 설정 파트 리스트에 포함된 물성치를 만족하는지 판단한다.(S4)
상기 해석 단계에서 출력된 해석 결과가 상기 사용자 설정 파트 리스트에 포함된 물성치를 만족하면, 상기 물성치와 상기 설계 파트 리스트를 최적 파라미터로 설정하고, 제조를 위한 시방서로 출력한다.(S5)
즉, 상기 해석 단계에서 출력되는 최적 파라미터는, 상기 복합소재 제품을 제조하기 위한 최종 기하 정보, 최종 물성치가 된다.
또한, 상기 시방서에는, 상기 복합소재 제품의 재단 폭, 적층 수, 적층순서, 강성, 처짐량, 탄성계수, 밀도, 공정 시간 및 단가 등을 포함할 수 있다.
상기 복합소재 제품의 공정 시간은, 상기 복합소재 제품의 사이즈나 복합소재의 선정에 따라 자동 계산될 수 있다. 상기 공정 시간은, 준비, 재단, 적층, 진공, 성형 및 탈형 등 각 공정에 대한 시간을 포함한다. 상기 공정 시간은, 작업 인원 대비 시간이 계산된다.
상기 복합소재 제품의 단가는, 상기 복합소재 제품의 적층, 믹싱되는 소재나 양에 따라 자동 설정되며, 상기 공정 시간과 맞물려 임률에 대한 직접비가 환산되면 직접비가 포함되어 영업단가(Sales price)가 계산될 수 있다.
이 때, 상기 컴퓨터(10)는, 상기 최적 파라미터로 설정된 최종 물성치를 상기 데이터베이스에 저장한다. 상기 최종 물성치는, 처짐량, 강성, 변형량 및 강도, 탄성계수, 푸아송비 등을 포함한다.
상기 컴퓨터(10)가 상기 시방서를 상기 생산 설비(20)에 전송하면, 상기 생산 설비(20)는 상기 복합소재 제품의 제조 공정을 수행한다.
상기 생산 설비(20)는, 상기 시방서에 따라 재단, 적층 및 믹싱 중 적어도 하나의 공정을 통해 예비 성형품(Preform)을 예비 성형한다.(S6)
상기 예비 성형단계에서는, 최종 길이, 최종 원주, 최종 두께 등이 출력된다.
이 때, 처짐이나 변형이 미리 설정된 값 이내가 되도록 후술하는 성형 단계에서 성형되는 복합소재 제품의 최종 길이, 최종 원주, 최종 두께 등을 출력한다.
이후, 상기 예비 성형품을 어닐링한다.(S7)
상기 어닐링 단계에서는, 상기 컴퓨터(10)가 상기 데이터베이스에 미리 저장된 어닐링 조건 정보를 상기 생산 설비(20)로 전송하면, 상기 생산 설비(20)가 상기 예비 성형품을 상기 어닐링 조건 정보에 따라 어닐링한다.
상기 어닐링 조건 정보는, 상기 데이터베이스에 미리 저장되며, 복합재료를 선택하면 그에 따른 어닐링 온도 및 시간을 구할 수 있다.
상기 어닐링 조건 정보는, 어닐링 온도와 어닐링 시간을 포함한다.
상기 컴퓨터(10)는 상기 어닐링이 완료된 이후, 실제 어닐링 온도와 어닐링 시간을 상기 데이터 베이스에 저장한다. 따라서, 추후 공정시 참조될 수 있다.
상기 어닐링 조건 정보에 따른 온도와 시간이 실제 어닐링시 온도와 시간과 달라질 수 있으므로, 실제 어닐링 온도와 어닐링 시간을 다시 상기 데이터베이스에 저장한다.
이후, 상기 생산 설비(20)는 상기 어닐링된 예비 성형품을 상기 복합소재 제품으로 최종 성형한다.(S8)
상기 성형 단계에서는, 상기 컴퓨터(10)가 상기 데이터베이스에 미리 저장된 성형 조건 정보를 상기 생산 설비(20)로 전송하면, 상기 생산 설비(20)가 상기 예비 성형품을 상기 성형 조건 정보에 따라 최종 성형한다.
상기 성형 조건 정보는, 성형 온도, 압력 및 시간을 포함한다.
상기 컴퓨터(10)는 상기 성형이 완료된 이후, 상기 성형 단계에서 반영된 온도, 압력 및 시간을 상기 데이터 베이스에 저장한다. 따라서, 추후 공정시 참조될 수 있다.
이후, 상기 생산 설비(20)는, 상기 복합소재 제품을 탈형한다.(S9)
상기 탈형 단계에서는, 상기 컴퓨터(10)가 상기 데이터베이스에 미리 저장된 탈형 조건 정보를 상기 생산 설비(20)로 전송하면, 상기 생산 설비(20)가 상기 복합소재 제품을 상기 탈형 조건 정보에 따라 최종 성형한다.
여기서, 탈형이란 상기 복합소재 제품을 몰드로부터 탈착하는 것이다.
상기 탈형 조건 정보는, 상기 성형 조건 정보에 따라 설정된다.
상기 컴퓨터(10)는, 상기 탈형 단계에서 반영된 시간을 상기 데이터 베이스에 저장한다.
이후, 상기 복합소재 제품을 표면 처리하는 표면처리 단계를 수행한다.(S10)
상기 컴퓨터(10)는, 상기 데이터베이스에 미리 저장된 표면처리 정보를 상기 생산 설비(20)로 전송하고, 상기 생산 설비(20)는 상기 표면처리 정보에 따라 상기 복합소재 제품을 표면처리한다.
상기 표면처리 정보는, 피복, 코팅, 인쇄, 튜빙, 증착 공정을 포함하고, 의뢰인이 요구한 정보에 포함된 내용이다.
한편, 상기 해석 단계에서 출력된 해석 결과가 상기 사용자 설정 파트 리스트에 포함된 물성치를 만족하지 못하면, 상기 컴퓨터(10)는 상기 설계단계에서 상기 능직, 평직 및 단방향 설계에 따른 물성치를 변경하여 상기 설계 파트 리스트를 다시 작성한다.
상기 설계 파트 리스트를 다시 작성한 후, 상기 해석 단계에서 출력된 해석 결과가 상기 사용자 설정 파트 리스트에 포함된 물성치를 만족할 때까지 반복한다.
한편, 탈형 후 나온 제품의 두께, 평편도 기타 기하 공차를 검사하는 검사 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 검사 단계에서 미리 설정된 오차 범위를 벗어나는 제품이 확인되면, 예비성형 단계를 다시 수행한다. 즉, 재단, 적층 및 믹싱 공정에서 잘못된 수치가 입력되었다고 판단하여, 상기 예비성형 단계를 다시 수행할 수 있다.
상기 검사 단계는, 상기 컴퓨터(10)에서 제공하는 정보를 통해 사용자가 직접 하는 것도 가능하고 별도의 검사 장비가 검사하는 것도 가능하다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 스마트 공장의 복합소재 제조방법은, 컴퓨터와 생산 설비가 정보 통신 기술을 통해 정보를 송,수신함으로써, 설계, 해석 및 제조 등 생산을 통합하여 수행할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 컴퓨터 20: 생산 설비
Claims (11)
- 사용자가 제조하고자 하는 복합소재 제품의 기하 정보, 재질, 처짐량, 강성, 변형 및 강도에 대한 물성치를 포함하는 사용자 설정 파트 리스트를 스마트 공장의 컴퓨터에 입력하는 입력 단계와;
상기 컴퓨터에 상기 사용자 설정 파트 리스트의 정보가 입력되면, 상기 컴퓨터가 능직, 평직 및 단방향 설계에 따른 워프(Warp)와 웨프트(Weft)의 각 탄성계수, 인장 강성 및 압축 강성을 포함한 물성치를 고려하여, 상기 복합소재 제품의 외형을 설계하여, 설계 정보를 설계 파트 리스트로 출력하는 설계 단계와;
상기 컴퓨터는 상기 설계 파트 리스트의 정보를 시뮬레이션 툴에 입력하여, 상기 시뮬레이션 툴을 통해 상기 복합소재 제품의 두께, 처짐량, 강성, 변형 및 강도를 해석하고, 해석된 결과가 상기 사용자 설정 파트 리스트에 포함된 물성치를 만족하면, 상기 물성치와 상기 설계 파트 리스트를 최적 파라미터로 출력하는 해석 단계와;
상기 컴퓨터는 상기 해석 단계에서 출력된 상기 최적 파라미터를 시방서로 출력하는 시방서 출력 단계와;
상기 컴퓨터가 상기 시방서를 상기 스마트 공장의 생산 설비에 전송하면, 상기 생산 설비는 상기 시방서에 따라 재단, 적층 및 믹싱 중 적어도 하나의 공정을 통해 예비 성형품(Preform)을 제조하는 예비 성형단계와;
상기 컴퓨터가 데이터베이스에 미리 저장된 어닐링 조건 정보를 상기 생산 설비로 전송하면, 상기 생산 설비는 상기 예비 성형품을 상기 어닐링 조건 정보에 따라 어닐링하는 어닐링 단계와;
상기 컴퓨터가 상기 데이터베이스에 미리 저장된 성형 조건 정보를 상기 생산 설비로 전송하면, 상기 생산 설비는 상기 예비 성형품을 상기 성형 조건 정보에 따라 상기 복합소재 제품으로 성형하는 성형 단계와;
상기 컴퓨터가 상기 데이터베이스에 미리 저장된 탈형 조건 정보를 상기 생산 설비로 전송하면, 상기 생산 설비는 상기 탈형 조건 정보에 따라 상기 복합소재 제품을 탈형하는 탈형 단계와;
상기 컴퓨터가 상기 데이터베이스에 미리 저장된 표면처리 정보를 상기 생산 설비로 전송하면, 상기 생산 설비는 상기 표면처리 정보에 따라 상기 복합소재 제품을 표면 처리하는 표면처리 단계를 포함하고,
상기 해석 단계에서 입력되는 입력값은, 상기 설계 파트 리스트, 상기 설계 단계에서 설계된 설계 도면, 상기 복합소재 제품을 이루는 소재의 탄성계수, 푸아송비, 밀도, 설계 형상과 경계조건을 포함하고,
상기 설계 파트 리스트에는, 상기 설계 단계에서 설계된 복합소재 제품의 처짐량, 강성, 변형 및 강도를 포함한 물성치와, 상기 복합소재 제품의 두께, 결합부에 대한 정보를 포함하고,
상기 해석 단계에서 해석된 결과가 상기 사용자 설정 파트 리스트에 포함된 물성치에 만족하지 못하면,
상기 컴퓨터는 상기 설계단계에서 상기 능직, 평직 및 단방향 설계에 따른 워프(Warp)와 웨프트(Weft)에 대한 탄성계수, 인장 강성 및 압축 강성을 포함하는 물성치를 변경하여 상기 설계 파트 리스트를 다시 작성하고,
상기 시방서는,
상기 복합소재 제품을 이루는 소재의 재단 폭, 적층 수, 적층 순서, 강성, 처짐량, 탄성계수, 밀도, 공정 시간 및 단가를 포함하는 스마트 공장에 기반한 복합소재의 제조방법. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 컴퓨터는, 상기 해석 단계에서 설정된 상기 최적 파라미터를 상기 데이터베이스에 저장하는 스마트 공장에 기반한 복합소재의 제조방법. - 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 해석 단계에서 해석이 완료되면,
상기 컴퓨터는 상기 최적 파라미터로 설정된 상기 복합소재 제품의 탄성계수, 푸아송비를 상기 데이터베이스에 저장하는 스마트 공장에 기반한 복합소재의 제조방법. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 어닐링 조건 정보는, 온도와 시간을 포함하고,
상기 컴퓨터는 상기 어닐링 단계에서 반영된 온도와 시간을 상기 데이터베이스에 저장하는 스마트 공장에 기반한 복합소재의 제조방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 성형 조건 정보는, 온도, 압력 및 시간을 포함하고,
상기 컴퓨터는 상기 성형 단계에서 반영된 온도, 압력 및 시간을 상기 데이터베이스에 저장하는 스마트 공장에 기반한 복합소재의 제조방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 탈형 조건 정보는, 상기 성형 조건 정보에 따라 설정되고,
상기 컴퓨터는 상기 탈형 단계에서 반영된 시간을 상기 데이터베이스에 저장하는 스마트 공장에 기반한 복합소재의 제조방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 표면처리 정보는, 피복, 코팅, 인쇄, 튜빙, 증착을 포함하는 스마트 공장에 기반한 복합소재의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170104895A KR101905063B1 (ko) | 2017-08-18 | 2017-08-18 | 스마트 공장에 기반한 복합소재의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170104895A KR101905063B1 (ko) | 2017-08-18 | 2017-08-18 | 스마트 공장에 기반한 복합소재의 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101905063B1 true KR101905063B1 (ko) | 2018-11-21 |
Family
ID=64602725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020170104895A KR101905063B1 (ko) | 2017-08-18 | 2017-08-18 | 스마트 공장에 기반한 복합소재의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101905063B1 (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101749024B1 (ko) * | 2016-12-09 | 2017-06-20 | 안현철 | 자동차용 사출 성형품의 제조방법 |
-
2017
- 2017-08-18 KR KR1020170104895A patent/KR101905063B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101749024B1 (ko) * | 2016-12-09 | 2017-06-20 | 안현철 | 자동차용 사출 성형품의 제조방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Load-dependent path planning method for 3D printing of continuous fiber reinforced plastics | |
| CN106530405B (zh) | 基于虚拟现实技术的汽车生产线实时漫游系统 | |
| US10821653B2 (en) | Continuous molding of thermoplastic laminates | |
| CN109501272B (zh) | 一种用于增材制造中悬垂特征结构的分层方法及其增材制造方法 | |
| CN108182318B (zh) | 一种基于ug nx系统的塑件几何可模塑性分析的方法 | |
| US20140183784A1 (en) | Fabrication of reinforced thermoplastic composite parts | |
| CN108472838B (zh) | 包含不连续增强纤维和作为基质的热塑性树脂的压制成型材料、其成形品及其制造方法 | |
| WO2010025413A2 (en) | Optimizing the shape of a composite structure | |
| US9440401B1 (en) | Method for producing composite laminated parts with non-ruled surfaces | |
| CN105956793A (zh) | 基于物联网的钢筋自动化加工配送系统 | |
| CN113610389B (zh) | 基于bim和rfid的预制构件生产质量管理系统 | |
| Cherouat et al. | Numerical tools for composite woven fabric preforming | |
| Sun et al. | Dry textile forming simulations: a benchmarking exercise | |
| Spickenheuer et al. | Tailored fiber placement in thermoplastic composites | |
| Sorrentino et al. | Potentiality of Hot Drape Forming to produce complex shape parts in composite material | |
| Harik | ADVANCING COMPOSITES MANUFACTURING: neXt Automated Fiber Placement: Advancing Composites Manufacturing Towards a New Paradigm. | |
| KR101905063B1 (ko) | 스마트 공장에 기반한 복합소재의 제조방법 | |
| Majko et al. | FEM analysis of long-fibre composite structures created by 3D printing | |
| US10434726B1 (en) | Forming thermoplastic composite parts having steered fiber orientations | |
| JP2018507128A5 (ko) | ||
| CN108724767A (zh) | 热塑性复合材料部件制造系统和方法 | |
| Zade et al. | A review on numerical optimization in liquid composite moulding processes | |
| CN113011060A (zh) | 一种复合材料的温度工艺曲线优化方法及系统 | |
| Haas et al. | Systematic approach for finite element analysis of thermoplastic impregnated 3D filament winding structures–General concept and first validation results | |
| CN106827573A (zh) | 碳纤维汽车零部件hp‑rtm柔性生产线及其生产方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |