KR102659798B1 - 가열 및 냉각 기능을 갖는 cfrp 금형 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 가열 및 냉각 기능을 갖는 CFRP 금형은, 탄소섬유 프리프레그 및 수지를 포함하고, 성형 대상물과 접하여 상기 성형 대상물을 가열 성형하는 성형면과, 상기 성형면의 반대측에 복수 개의 상측 오목홈이 형성된 CFRP 금형; 상기 상측오목홈과 결합하여 설치홀을 이루는 복수 개의 하측 오목홈이 형성된 금형 베이스; 상기 설치홀 내부에 설치되고, 상기 CFRP 금형을 유도 가열하는 유도코일; 및 상기 설치홀 중 상기 유도코일이 설치되지 않은 설치홀에 설치되고, 상기 CFRP 금형 및 상기 금형 베이스를 냉각할 수 있도록 내부에 냉매가 유동할 수 있는 냉각 파이프;를 포함한다.
Description
본 발명은 가열 및 냉각 기능을 갖는 CFRP 금형에 관한 것으로, 더 상세하게는 유도 가열에 의해 가열되어 성형 대상물을 열간 성형할 수 있는 가열 및 냉각 기능을 갖는 CFRP 금형에 관한 것이다.
일반적으로 CFRP, GFRP 등 강화섬유와 수지 매트릭스로 이루어진 섬유 강화 플라스틱(FRP, Fiber Reinforced Plastic)을 성형하기 위해서는, 강화 섬유에 수지를 함침시킨 프리프레그(prepreg)를 소정의 성형 온도에서 원하는 형상으로 변형시킨 후, 매트릭스 수지를 경화시켜 특정 형상을 유지시키는 공정이 요구된다.
이를 위하여, 통상적으로 금속 재질의 금형(mold)을 마련하고, 이러한 금형 내부에 프리프레그를 위치시킨 후, 금형을 가열하고 프레스 가압하여 특정의 형상으로 가공하는 것이 일반적이다.
그러나 이러한 금속 금형은 그 제작 비용이 매우 높고, 금형을 가열시키고 냉각시키는 과정에 시간이 오래 소요되며, 금형의 중량이 무겁기 때문에 설비의 대형화, 운용 에너지 소모 증가 등의 문제가 있다.
한편, 자동차의 외판 등 직접적으로 강성이 요구되지 않는 외장재를 섬유 강화 플라스틱 재질로 제조하여 중량 감소, 연비 증가, 나아가 탄소 배출량을 감소시키고자 하는 연구 개발이 이루어지고 있다.
그러나 이러한 부품들은 매우 다양한 형태를 나타내는 바, 각각의 부품마다 성형을 위해 다른 금형을 필요로 하기 때문에, 각각의 금형 제작비용이 소모되어 다품종 소량 생산이 어려운 문제가 있다.
따라서, 종래의 금속 금형에 비해 제작 비용이 저렴하고, 가열 및 냉각 속도가 빨라 생산 소요 시간(C/T, cycle time)이 우수하며, 중량이 가벼워 설비 운용이 간편하여, 다품종 소량 생산에 적합한 새로운 금형이 요구되고 있는 실정이다.
상기한 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, CFRP 재질로 이루어진 금형을 제조하여, 이를 유도 가열을 통해 가열함으로써 CFRP나 GFRP 등의 성형 대상물을 성형할 수 있고, 이를 다시 신속하게 냉각하여 제품 이형 및 다음 소재를 신속하게 로딩할 수 있는 가열 및 냉각 기능을 갖는 CFRP 금형을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가열 및 냉각 기능을 갖는 CFRP 금형은, 탄소섬유 프리프레그 및 수지를 포함하고, 성형 대상물과 접하여 상기 성형 대상물을 가열 성형하는 성형면과, 상기 성형면의 반대측에 복수 개의 상측 오목홈이 형성된 CFRP 금형; 상기 상측오목홈과 결합하여 설치홀을 이루는 복수 개의 하측 오목홈이 형성된 금형 베이스; 상기 설치홀 내부에 설치되고, 상기 CFRP 금형을 유도 가열하는 유도코일; 및 상기 설치홀 중 상기 유도코일이 설치되지 않은 설치홀에 설치되고, 상기 CFRP 금형 및 상기 금형 베이스를 냉각할 수 있도록 내부에 냉매가 유동할 수 있는 냉각 파이프;를 포함한다.
상기 냉각 파이프는, 표면에 요철이 형성되고, 상기 요철에 상기 CFRP 금형의 수지가 침입하여 상호 결합될 수 있다.
상기 금형 베이스는, 상기 CFRP 금형에 포함되어 있는 수지와 동일한 수지 재질로 형성될 수 있다.
상기 CFRP 금형은, CFRP 및 수지의 복합재로 구성되는 제1 영역과, 상기 제1 영역의 하측에서 연장 형성되고 상기 상측 오목홈이 형성되는 수지 재질의 제2 영역으로 구분되고, 상기 제2 영역은 상기 금형 베이스와 융착 결합될 수 있다.
상기 냉각 파이프는, 그 둘레를 따라 일방향으로 회전하는 나선형의 제1 홈과, 타방향으로 회전하는 나선형의 제2 홈이 각각 복수 개 형성되고, 상기 제1 홈과 상기 제2 홈이 교차하여 형성된 요철에 상기 CFRP 금형 및 상기 금형 베이스의 수지 재질이 침입하여 상호 결합될 수 있다.
상기 냉각 파이프는, 표면에 레이저가 조사되어 요철을 형성할 수 있다.
상기 냉각 파이프는, 유도 가열되지 않는 금속 재질로 이루어질 수 있다.
상기 상측 오목홈은, 상기 냉각 파이프가 삽입되는 제1 상측 오목홈과, 상기 유도코일이 삽입되는 제2 상측 오목홈을 포함하고, 상기 하측 오목홈은, 상기 냉각 파이프가 삽입되는 제1 하측 오목홈과, 상기 유도코일이 삽입되는 제2 하측 오목홈을 포함하며, 상기 제1 상측 오목홈과 상기 제1 하측 오목홈이 이루는 제1 설치홀의 직경에 비해, 상기 제2 상측 오목홈과 상기 제2 하측 오목홈이 이루는 제2 설치홀의 직경이 더 작게 형성될 수 있다.
상기 유도코일은, 구리 재질의 선재로 이루어지고, 그 표면에 복수 개의 요철 또는 스크래치가 형성될 수 있다.
본 발명의 가열 및 냉각 기능을 갖는 CFRP 금형에 따르면, 아래와 같은 다양한 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 제조 비용이 금속제 금형에 비해 저렴하고, 형상 성형이 용이한 CFRP 재질로 이루어져 다품종 소량 생산의 니즈에 부합할 수 있다.
둘째, 유도 가열 및 냉매 냉각에 의해 금형을 신속하게 가열 및 냉각하여 생산 소요 시간을 최소화할 수 있다.
셋째, 유도코일 및 냉각 파이프와 CFRP 금형이 밀착되어 박리나 파손 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 가열 및 냉각 기능을 갖는 CFRP 금형의 전체 구성을 나타낸 단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 가열 및 냉각 기능을 갖는 CFRP 금형의 분해 단면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 가열 및 냉각 기능을 갖는 CFRP 금형에 삽입되는 냉각 파이프에 레이저로 요철을 형성시키는 모습을 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 가열 및 냉각 기능을 갖는 CFRP 금형에 삽입되는 냉각 파이프의 표면에 요철이 형성된 모습을 나타낸 도면이다.
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도 3은 본 발명에 따른 가열 및 냉각 기능을 갖는 CFRP 금형에 삽입되는 냉각 파이프에 레이저로 요철을 형성시키는 모습을 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 가열 및 냉각 기능을 갖는 CFRP 금형에 삽입되는 냉각 파이프의 표면에 요철이 형성된 모습을 나타낸 도면이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가열 및 냉각 기능을 갖는 CFRP 금형은 CFRP 재질로 이루어진 금형을 유도 가열하여 CFRP 또는 GFRP 등의 성형 대상물을 성형하는 것으로, 금형 베이스의 설치홀에 간헐적으로 설치된 유도코일에 의해 유도 전류를 형성하여 CFRP 금형에 포함함된 탄소섬유 프리프레그를 가열하고, 유도코일이 설치되지 않은 설치홀에 설치된 냉각 파이프에 의해 CFRP 금형을 냉각함에 따라 가열 및 냉각이 신속하게 이루어질 수 있어 생산 소요 시간을 단축할 수 있는 것을 특징으로 한다.
도 1은 가열 및 냉각 기능을 갖는 CFRP 금형의 전체 구성을 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 가열 및 냉각 기능을 갖는 CFRP 금형의 분해 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가열 및 냉각 기능을 갖는 CFRP 금형(100)의 전체 구성은 탄소섬유 프리프레그 및 수지를 포함하고 성형면(140)과 상측 오목홈(130)이 형성된 면(도면상 하측)이 마련된 CFRP 금형(100)과, CFRP 금형(100)의 상측 오목홈(130)과 결합하여 설치홀(311)을 이루는 하측 오목홈(210)이 형성된 금형 베이스(200)와, 설치홀(311)에 설치되는 유도코일(320) 및 냉각 파이프(310)를 포함한다.
본 발명의 CFRP 금형(100)은 탄소 섬유가 직조된 적어도 하나 이상의 프리프레그 층을 한 번 굳으면 다시 열을 가해도 녹거나 형태가 변형되지 않는 열경화성 수지에 함침시켜 강도 및 탄성 등을 강화시킨 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP, Carbon Fiber Reinforced Plastics)으로 제작된다.
이때, CFRP 금형(100)의 소재가 탄소 섬유 강화 플라스틱으로 한정되는 이유는 유도코일(320)에서 발생한 유도전류로 탄소 섬유 프리프레그에 자기장을 형성하여 약 200 내지 210℃의 성형 온도로 가열되어야 하기 때문이다.
따라서, 열경화성 수지에 유리 섬유나 기타 수지가 함침될 경우 유도 전류에 의해 가열되지 않아 본 발명의 금형 소재로서 적절하지 않다.
또한, 본 발명의 탄소 섬유는 제조방법에 따라 PAN계 또는 PITCH계로 마련될 수 있는데, PAN계는 일반적으로 널리 사용되는 CFRP에 포함되는 탄소 섬유 중 대부분을 차지하며 아크릴나이트릴(Acrylonitrile)을 중합한 후 방사하여 얻은 PAN 섬유를 고온에서 탄화하여 제조한 것이고, PITCH계는 석유, 석탄 공정에서 증류하고 남은 잔류물을 방사한 후 고온에서 탄화하여 제조한 것이다.
한편, 본 발명의 CFRP 금형(100)은 성형 대상물과 접하여 성형 대상물을 가열 성형하는 성형면(140)과, 성형면(140)의 반대측에 복수 개의 상측 오목홈(130)이 형성된 면을 포함한다. 보다 구체적으로, 복수 개의 상측 오목홈(130)은 냉각 파이프(310)가 삽입되는 제1 상측 오목홈(131)과, 유도코일(320)이 삽입되는 제2 상측 오목홈(132)을 포함한다.
이때, 도면에는 성형면(140)이 평면 형상으로 도시되어 있으나, 실제로는 성형 대상물의 형상에 따른 굴곡이 형성되어 있게 된다. CFRP 금형을 해당 형상으로 성형할 때에는 일측이 성형 대상물과 동일 형상으로 형성되고, 타측이 복수 개의 상측 오목홈(130)과 대응되는 형상의 볼록부가 형성된 금형을 마련하여, 이 금형에 CFRP 금형의 소재가 되는 프리프레그를 투입한 후, 가열 압착하여 제조하는 등의 방법을 사용할 수 있다.
한편, 제1 및 제2 상측 오목홈(131, 132)에는 냉각 파이프(310) 및 유도코일(320)의 각 측면이 고정되어 설치된다. 이에 단면은 냉각 파이프(310) 및 유도코일(320)의 측면이 각각 삽입 설치되도록 각 직경에 대응하는 호 형상으로 형성되되, 반지름 깊이로 형성될 수 있다.
또한, CFRP 금형(100)은 CFRP 및 수지의 복합재로 구성되는 제1 영역(110)과, 제1 영역(110)의 하측에 형성되는 수지 재질의 제2 영역(120)으로 구분되어 있다. 즉, CFRP가 수지에 함침된 복합재로 마련되어 유도 가열에 의해 성형 온도로 가열되는 제1 영역(110)의 표면은 CFRP 금형(100)의 성형면(140)으로서 적절하다.
반면, 제2 영역(120)은 냉각 파이프(310) 및 유도코일(320)이 설치되는 상측 오목홈(130)이 형성된 면이 형성되어 그와 인접하게 형성된 금형 베이스(200)와 융착 결합되되, 제1 영역(110)의 하향 연장되어 형성되고 제1 영역(110)과 동일한 수지 재질로 마련되며 CFRP가 함침되어 있지 않은 것이 바람직하다.
왜냐하면, 제2 영역(120)은 성형 대상물에 실질적인 성형 온도를 제공하지 않는 부분으로, CFRP가 함침될 경우 비용이 많이 발생하고 유도 가열에 의해 오히려 CFRP 금형(100)이 과열될 수 있기 때문에 그와 인접한 금형 베이스(200), 유도코일(320) 및 냉각 파이프(310)가 손상될 수 있어 비효율적인 문제점이 있기 때문이다.
또한, 도면 상에 제1 영역(110)과 제2 영역(120)을 구분하는 점선이 도시되어 있지만, 이는 실질적인 어떤 구성이 있음을 표시한 것이 아니라, 다만 영역의 구분을 위하여 편의상 도시한 것이다.
본 발명의 CFRP 금형(100)의 두께는 10 내지 30㎜로 마련되는 것이 바람직한데, 그 이유는 CFRP 금형(100)의 두께가 10㎜ 미만으로 마련될 경우 가열된 탄소 섬유의 열이 손실되기 쉬워 성형된 제품의 품질이 저하되거나, 유도코일(320) 또는 냉각 파이프(310)의 반지름 깊이로 형성된 상측 오목홈(130)에 의해 내구성이 저하되어 쉽게 파손 및 훼손될 수 있고, 30㎜ 초과로 마련될 경우 CFRP 금형(100)이 고온의 성형 온도로 가열되거나 냉각되는 데에 많은 시간이 소모될 수 있어 공정이 효율적이지 않은 문제가 있다.
본 발명의 금형 베이스(200)는 CFRP 금형(100)과 융착 결합되는 면에 상측 오목홈(130)과 결합하여 설치홀(311)을 이루는 복수 개의 하측 오목홈(210)이 형성되되, 보다 구체적으로 하측 오목홈(210)은 냉각 파이프(310)가 삽입되는 제1 하측 오목홈(211)과 유도코일(320)이 삽입되는 제2 하측 오목홈(212)을 포함한다.
이에, 제1 상측 오목홈(131)과 제1 하측 오목홈(211)이 이루는 제1 설치홀(311a)에는 냉각 파이프(310)가 설치되고, 제2 상측 오목홈(132)과 제2 하측 오목홈(212)이 이루는 제2 설치홀(311b)에는 유도코일(320)이 설치되는 바, 제1 설치홀(311a)의 직경보다 제2 설치홀(311b)의 직경이 더 작게 형성되는 것이 바람직하다.
왜냐하면, 냉각 파이프(310)는 내부에 냉매가 통과할 수 있는 중공이 형성되어 단순히 전류가 인가되는 유도코일(320)보다 직경이 크게 마련될 수 있기 때문이다.
또한, 금형 베이스(200)는 CFRP 금형(100)에 보다 견고하게 융착되도록 그에 포함되어 있는 수지와 동일한 수지 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 본 발명의 수지는 열경화성 수지로 마련될 수 있는데, 보다 구체적으로 에폭시 수지(epoxy resin), 불포화폴리에스터 수지(unsaturated polyester resin), 비닐에스터 수지(vinylester resin), 페놀 수지(phenol resin) 및 폴리아미드 수지(polyamide resin) 중 어느 하나 또는 둘 이상 포함하여 마련될 수 있다.
본 발명의 유도코일(320)은 CFRP 금형(100)에 포함된 탄소 섬유를 유도 가열하도록 구리 재질의 선재로 이루어져 전류가 통하고 제2 설치홀(311b) 내부에 설치된다.
유도코일(320)의 자기장 세기는 유도코일(320)을 통과하는 전류의 세기와 비례하는 바, 각 유도코일(320)과 제1 영역(110) 사이의 거리는 10㎜ 이하로 마련되는 것이 바람직한데, 그 이유는 간격이 10㎜를 초과할 경우 CFRP 금형(100)을 가열하기 위해 유도코일(320)에 요구되는 전류의 세기가 매우 강해져 비용이 많이 들고 고압의 전류에 의해 공정이 위험해질 수 있으며 CFRP 금형(100)의 열 분포가 고르게 형성되지 않을 수 있어 생산되는 성형 제품의 품질이 저하될 수 있는 문제점이 있기 때문이다.
다만, 유도코일(320)과 제1 영역(110)이 직접적으로 접촉하는 것은 바람직하지 않은데, 이는 유도코일(320)의 전류가 직접 제1 영역(110) 내부의 탄소섬유에 전달될 경우, 탄소섬유에 과다한 전류가 흘러 과열되거나 심할 경우 연소되는 문제가 있을 수 있기 때문이다.
또한, 본 발명의 유도코일(320)은 일반적으로 전류가 인가되기 용이하도록 양단부가 외부로 노출된 직선 도선으로 마련될 수 있으나, 요구되는 제품의 형상에 따라 굴곡된 선재로 마련되는 것이 바람직하다.
본 발명의 냉각 파이프(310)는 제1 설치홀(311a)에 설치되어 CFRP 금형(100) 및 금형 베이스(200)를 냉각시키도록 내부에 냉매가 유동할 수 있는 중공이 마련되어 있다. 이때, 냉매는 0 내지 25℃의 물로 마련될 수 있어 비교적 저렴한 가격에 효과적으로 CFRP 금형(100) 및 금형 베이스(200)를 냉각시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 냉각 파이프(310)는 유도 가열되지 않는 금속 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 특히, 열전도성이 높고 유도전류를 발생시키지 않는 구리 재질로 마련하는 것이 가장 바람직할 것이다.
보다 바람직하게, 본 발명의 냉각 파이프(310)는 CFRP 금형(100)과의 결합력이 향상되도록 표면에 요철이 형성되고 요철에 CFRP 금형(100)의 수지가 침입하여 상호 결합되는 것을 특징으로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 가열 및 냉각 기능을 갖는 CFRP 금형에 삽입되는 냉각 파이프에 레이저로 요철을 형성시키는 모습을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 가열 및 냉각 기능을 갖는 CFRP 금형에 삽입되는 냉각 파이프의 표면에 요철이 형성된 모습을 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 냉각 파이프(310)는 레이저 장치(L)에 의해 표면에 레이저가 조사되어 함몰된 요철을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 레이저 장치(L)는 레이저 빛의 스팟 사이즈나 파장, 출력 등의 특성을 조정하여 마이크론 가공이 가능하여 유도코일(320) 및 냉각 파이프(310)에 요철을 형성하게 된다.
본 발명의 냉각 파이프(310)는 그 둘레를 따라 일방향으로 회전하는 나선형의 제1 홈(310a)과, 타방향으로 회전하는 나선형의 제2 홈(310b)이 각각 복수 개 형성된다.
보다 구체적으로, 냉각 파이프(310)에 레이저를 조사하되, 레이저 장치(L)는 냉각 파이프(310)의 어느 한 점을 향하여 레이저를 조사하고 냉각 파이프(310)는 중심축을 기준으로 일정 속도 회전시키며, 이와 동시에 레이저 장치(L) 또는 냉각 파이프(310)를 축방향으로 이동하면 나선형의 요철이 형성될 수 있다.
이때 냉각 파이프(310)의 회전 속도 및 축방향 이동 속도에 따라 나선형의 요철 각도 및 동일한 방향으로 형성된 나선형 요철 간의 간격이 조정될 수 있다.
한편, 제1 및 제2 홈(310a, 310b)이 이루는 각도는 15 내지 90°로 형성되는 것이 바람직한데, 그 이유는 제1 및 제2 홈(310a, 310b) 간의 각도가 15° 미만으로 형성될 경우 제1 및 제2 홈(310a, 310b)이 겹쳐는 부위가 많아져 수지가 요철에 함침되어도 견고한 상호 결합력을 제공하지 않아 효과적이지 않고, 90°를 초과할 경우 냉각 파이프(310)의 전체 표면적에 비해 요철이 차지하는 면적이 너무 적어 결합력 향상에 도움이 되지 않기 때문이다.
또한, 동일한 방향으로 형성되어 인접한 나선형 요철 간의 간격은 10 내지 50㎜로 마련되는 것이 바람직한데, 그 이유는 간격이 10㎜ 미만으로 마련될 경우 냉각 파이프(310)의 표면에 레이저를 조사하여 요철을 가공하는 가공성이 저하되고 제작 시간 및 비용이 많이 소모되는 문제점이 있고, 간격이 50㎜ 초과로 마련될 경우 요철에 수지가 함침됨에 따라 제공되는 상호 결합력이 약해질 수 있기 때문이다.
이와 같이 레이저를 통해 요철을 형성시킨 이후, 제1 및 제2 홈(310a, 310b)이 교차하여 형성된 요철에 CFRP 금형(100) 및 금형 베이스(200)의 수지 재질과 동일한 수지가 침입하여 상호 결합되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 유도코일(320) 또한 CFRP 금형(100) 및 금형 베이스(200)와의 결합력이 향상되도록 그 표면에 복수 개의 요철이 형성되는 것이 더 바람직할 것이다.
이때, 유도코일(320)은 선재로 마련되는 바, 일방향으로 회전하는 나선형의 요철이 형성되어 일방향 및 타방향으로 회전하는 요철이 형성된 냉각 파이프(310)와 같은 견고한 상호 결합력을 제공받는 것이 바람직하다.
그 이유는 본 발명의 유도코일(320)에 일방향 및 타방향으로 회전하는 나선형의 요철이 형성될 경우 선재로 마련된 유도코일(320)의 내구성이 약해져 쉽게 끊어질 수 있어 전류가 원활하게 흐르지 않을 수 있고 견고한 작업성이 요구되어 비용이 많이 소모될 수 있기 때문이다.
보다 바람직하게, 본 발명의 유도코일(320)의 표면에는 작업성이 용이하여 비용을 절감할 수 있는 스크레치가 형성될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: CFRP 금형 110: 제1 영역
120: 제2 영역 130: 상측 오목홈
131: 제1 상측 오목홈 132: 제2 상측 오목홈
140: 성형면 200: 금형 베이스
210: 하측 오목홈 211: 제1 하측 오목홈
212: 제2 하측 오목홈 310: 냉각 파이프
310a: 제1 홈 310b: 제2 홈
311: 설치홀 311a: 제1 설치홀
311b: 제2 설치홀 320: 유도코일
L: 레이저 장치
120: 제2 영역 130: 상측 오목홈
131: 제1 상측 오목홈 132: 제2 상측 오목홈
140: 성형면 200: 금형 베이스
210: 하측 오목홈 211: 제1 하측 오목홈
212: 제2 하측 오목홈 310: 냉각 파이프
310a: 제1 홈 310b: 제2 홈
311: 설치홀 311a: 제1 설치홀
311b: 제2 설치홀 320: 유도코일
L: 레이저 장치
Claims (9)
- 탄소섬유 프리프레그 및 수지를 포함하고, 성형 대상물과 접하여 상기 성형 대상물을 가열 성형하는 성형면과, 상기 성형면의 반대측에 복수 개의 상측 오목홈이 형성된 CFRP 금형;
상기 상측 오목홈과 결합하여 설치홀을 이루는 복수 개의 하측 오목홈이 형성된 금형 베이스;
상기 설치홀 내부에 설치되고, 상기 CFRP 금형을 유도 가열하는 유도코일; 및
상기 설치홀 중 상기 유도코일이 설치되지 않은 설치홀에 설치되고, 상기 CFRP 금형 및 상기 금형 베이스를 냉각할 수 있도록 내부에 냉매가 유동할 수 있는 냉각 파이프;를 포함하는, 가열 및 냉각 기능을 갖는 CFRP 금형.
- 청구항 1에 있어서,
상기 냉각 파이프는, 표면에 요철이 형성되고, 상기 요철에 상기 CFRP 금형의 수지가 침입하여 상호 결합되는 것을 특징으로 하는, 가열 및 냉각 기능을 갖는 CFRP 금형.
- 청구항 2에 있어서,
상기 금형 베이스는, 상기 CFRP 금형에 포함되어 있는 수지와 동일한 수지 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는, 가열 및 냉각 기능을 갖는 CFRP 금형.
- 청구항 3에 있어서,
상기 CFRP 금형은, CFRP 및 수지의 복합재로 구성되는 제1 영역과, 상기 제1 영역의 하측에서 연장 형성되고 상기 상측 오목홈이 형성되는 수지 재질의 제2 영역으로 구분되고,
상기 제2 영역은 상기 금형 베이스와 융착 결합되는 것을 특징으로 하는, 가열 및 냉각 기능을 갖는 CFRP 금형.
- 청구항 4에 있어서,
상기 냉각 파이프는, 그 둘레를 따라 일방향으로 회전하는 나선형의 제1 홈과, 타방향으로 회전하는 나선형의 제2 홈이 각각 복수 개 형성되고,
상기 제1 홈과 상기 제2 홈이 교차하여 형성된 요철에 상기 CFRP 금형 및 상기 금형 베이스의 수지 재질이 침입하여 상호 결합되는 것을 특징으로 하는, 가열 및 냉각 기능을 갖는 CFRP 금형.
- 청구항 5에 있어서,
상기 냉각 파이프는, 표면에 레이저가 조사되어 요철을 형성하는 것을 특징으로 하는, 가열 및 냉각 기능을 갖는 CFRP 금형.
- 청구항 5에 있어서,
상기 냉각 파이프는, 유도 가열되지 않는 금속 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 가열 및 냉각 기능을 갖는 CFRP 금형.
- 청구항 1에 있어서,
상기 상측 오목홈은, 상기 냉각 파이프가 삽입되는 제1 상측 오목홈과, 상기 유도코일이 삽입되는 제2 상측 오목홈을 포함하고,
상기 하측 오목홈은, 상기 냉각 파이프가 삽입되는 제1 하측 오목홈과, 상기 유도코일이 삽입되는 제2 하측 오목홈을 포함하며,
상기 제1 상측 오목홈과 상기 제1 하측 오목홈이 이루는 제1 설치홀의 직경에 비해, 상기 제2 상측 오목홈과 상기 제2 하측 오목홈이 이루는 제2 설치홀의 직경이 더 작게 형성되는 것을 특징으로 하는, 가열 및 냉각 기능을 갖는 CFRP 금형.
- 청구항 8에 있어서,
상기 유도코일은, 구리 재질의 선재로 이루어지고, 그 표면에 복수 개의 요철 또는 스크래치가 형성되는 것을 특징으로 하는, 가열 및 냉각 기능을 갖는 CFRP 금형.
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|---|---|---|---|
| KR1020230143538A KR102659798B1 (ko) | 2023-10-25 | 2023-10-25 | 가열 및 냉각 기능을 갖는 cfrp 금형 |
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-
2023
- 2023-10-25 KR KR1020230143538A patent/KR102659798B1/ko active IP Right Grant
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