KR20020006680A - 복합 물품을 성형하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복합 물품을 성형하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 그 사이에 금형 플레넘(22)를 형성하는 제1 및 제2 금형 멤브레인(32, 34)을 포함하는 한쌍의 마주보는 중공 금형부(14, 16)를 포함한다. 각 금형부(14, 16)은 실질적으로 비압축성이며, 열전도성인 유체를 포함할 수 있다. 금형 플레넘(22)의 온도는 열전도성인 상기 유체의 온도를 제어하여 조절될 수 있다. 성형 유체의 사출과 경화 공정동안 다양한 변수들, 예를 들어, 압력, 유체속도, 온도 및 플레넘을 채우는지 등의 감지하여 성형 공정을 최적화할 수 있다.

Description

복합 물품을 성형하는 방법 및 장치 {Method and Apparatus for Molding Composite Articles}
반응 사출 성형(reaction injection molding) 및 수지 교환 성형(resin transfer molding)은 섬유 강화 플라이(fiber reinforcement plys)가 제조되는 물품의 궁극적인 형태가 그 표면에 형성된 금형공(mold cavity) 내로 적재되어, 그 속으로 흐름성 수지가 사출되거나 금형공(금형 플레넘(mold plenum))으로의 압력하에 진공화되어 물품을 제조하거나 섬유 강화 프리폼(fiber reinforcement preform)을 적시도록 한다. 금형 플레넘에서 수지처리된 프리폼이 경화된 이후에, 제조된 물품은 금형으로부터 분리된다.
종래 기술은 이러한 성형 표면을 제공하는 한쌍의 상보적인 또는 "매치되는(matched)" 툴(tool)로 구성되며, 각 툴은 예를 들어 사용되는 수지에 대하여 비교적 비반응성인 견고한 금속으로부터 조심스럽게 가공된다. 이러한 매치되는 금속 금형은 제조에 비용이 많이들고, 반드시 주어진 디자인의 단일한 물품의 제조로만 제한된다. 즉, 제조되는 물품의 구조를 약간 변형하는 것일지라도 전체적으로 새로운 교체 툴의 가공이 요구될 수 있다.
또한, 이러한 알려진 금속 툴은 금형 온도가 바람직한 공정 온도를 벗어남에 따라 점차 문제가 되는 열적 부피(thermal mass)를 가진다. 결과적으로, 이러한 툴은 종종 외부로부터 공급되는 가열/냉각 유체가 순환될 수 있는 내부 가열 및/또는 냉각 튜브, 또는 통로의 일체 시스템(integral system)을 구비한다. 그러나 이러한 종래기술의 디자인에 따르면 가열/냉각 통로가 수지경화 동안 전혀 다른 가열/냉각 속도의 결과로서 물품내에서 생성될 수 있는 가열 및 냉각 라인 또는 밴드(band)가 존재하지 않는 물품을 생산하기 위해서 툴 표면에 대하여 약 2 인치(5cm) 정도의 최소 공간을 남기도록 위치한다. 이 최소 공간은 사출 성형 공정동안, 특히 그 공정이 발열성인 경우 온도를 정확하게 제어하는 종래 툴의 능력을 선천적으로 제한한다. 그리고 물품의 두꺼운 부분이 얇은 부분보다 더 빨리 중합되고, 더 높은 온도에 도달하기 때문에, 다양한 두께를 가진 물품이 제조되는 금형 플레넘의 온도 제어는 더욱 문제성이 커진다.
따라서 매치되는 금속 툴은 충분한 조작 온도로 금형을 냉각시키도록 충분한 시간동안 주기적으로 정지되어야 하며, 따라서 이러한 툴을 이용하면 물품생산의 비용을 실질적으로 증가시킨다.
제조된 물품을 성형 장치로부터 제거하는 것을 촉진하면서, 개선된 온도 제어를 이루기 위한 시도에서, 종래 기술은 금형 표면 중 하나가 고무와 같은 유연성 있는 부재로 형성된 변형된 성형 장치를 개시하고 있다. 다른 금형 표면은 여전히 흡열 성형 작업을 위해 금형공으로 경화열이 전달되는 증기와 같은 가압된 유체에 의해 배면이 지지될 수 있는, 단단하고 열적으로 전도성인 금속 공구에 의해 형성된다. 이러한 흡열 공정에 대해서는 단지 금형공의 한쪽만을 가열하는 것은 제조되는 물품의 표면 마무리와 관련한 유연성 및 다른 특성들을 제한하고, 나아가 수지 경화가 가속화되는 정도를 제한할 것이다. 또한 이러한 성형 장치가 발열 공정에서 사용되는 경우, 발생된 열은 유연성있는 금형 표면의 파괴를 가속화하여, 공구의 수명을 줄이는 결과를 가져올 것이다. 더구나, 이러한 성형 장치는 종종 수지의 사출에 앞서 금형 플레넘의 진공화를 요구하므로, 그 성형 장치의 사용과 유지를 보다 복잡하게 만들고, 이러한 장치를 채용하는 공정은 시간이 더 많이 소모되며, 비용이 높아지게 된다.
또한, 폐쇄된 성형을 적용하기 위한 툴은 통상 알루미늄 금속, 복합체 또는 금속합금과 같은 값비싼 물질로부터 가공되거나 주조된다. 이러한 도구에 있어서, 예를 들어, 높은 툴 비용, 15 내지 52주의 긴 리드 타임(lead time), 변형의 어려움 또는 불가능, 및 높은 수선, 개축 비용과 같은 문제가 발생할 수 있다.
따라서 알려진 강체 또는 유연성있는 공구보다 금형 표면이 쉽고 적은 비용으로 교체가능하고, 흡열 및 발열 공정 모두에서 개선된 온도 제어를 제공하여 낮은 사이클 타임(cycle time)으로 질이 좋아진 물품을 공급하는 매치되는 툴 사출 성형장치가 요구된다.
본 발명은 사출 성형된 물품의 제조에 관한 것이다. 이러한 물품은 고분자 열경화성 수지로부터 성형되거나 복합 물품, 즉 경화된 수지 메트릭스 내에 섬유 강화 격자(fiber reinforcement lattice)를 포함하는 물품일 수 있다. 보다 상세하게, 본 발명은 이러한 고분자 및 복합 물품을 사출성형하는 방법 및 장치에 관련된다.
첨부되는 도면과 더불어 하기 발명의 상세한 설명을 고려하여 발명의 보다 완벽한 이해가 얻어진다.
도 1은 본 발명에 따른 사출 성형 장치의 부분적 분해 등축 개략도,
도 2는 도 1에 보여진 장치에서 하부 금형부로 상부 금형부가 조립되는 선 II-II를 통과하는 수직 평면을 따른 단면도,
도 3은 도 1과 유사하나 성형 공정을 최적화하기 위해 피드백을 제공하는 특정한 장치를 추가로 포함하는 본 발명의 실시예에 의한 사출 성형 장치의 부분적 분해 등축 개략도,
도 4는 보트 동체(boat hulls)의 성형을 나타내는 도 1에 의한 실시예의 장치의 분해 투시도,
도 5는 도 2에 유사하며, 완전하게 조립된 도 4의 성형 장치를 나타내는 단면도,
도 6은 도 4에 나타난 장치에서 멤브레인의 내부교체성을 설명하는 단순화된 개략도, 및
도 7은 스프루 모듈라 벌크헤드 핏팅(spru modular bulkhead fitting)의 바람직한 실시예를 나타낸다.
본 발명에 따른 사출 성형 장치는 강체 하우징(rigid housing) 및 유체가 흐르지 않도록 접촉하는 챔버를 정의하도록 하우징에 탈착가능하게 설치되는 반강체 멤브레인(semi-rigid membrane)을 각각 포함하는 한쌍의 금형부(molding section)를 포함한다. 성형 표면을 정의하고 있는 각 금형부의 멤브레인은 바람직하게는 섬유 강화 플라스틱 또는 다른 적당한 물질 등의 저렴한 복합 재질로 형성되며, 본 발명에 따라 각 금형부의 각각의 멤브레인에 대하여 다른 멤브레인 재질 및/또는 특성이 선택될 수 있다. 두개의 금형부가 서로 맞은 편에서 각 성형표면으로 조합되었을 때, 요구되는 물품을 제조하기 위한 금형 플레넘이 그속에 정의된다. 따라서 본 발명 하에서는 물품의 디자인 변형이 저비용 멤브레인의 한쪽 또는 양쪽의 교체 또는 교환을 통하여 쉽게 이루어진다. 즉, 본 발명에 의해 주어진 금형부 하우징에 다른 형태, 크기 및 특성을 가지는 복합 물품의 제조에 유용한, 상대적으로 저렴한 다양한 복합 멤브레인을 설치하는 것에 될 수 있어, 종래 기술에 비교하여 툴 비용을 월등하게 감소시킨다. 금형부 하우징의 공간은 그 속에 다양한 다른 형태의 멤브레인이 사용될 수 있는 작업 경계(working envelope)을 정의한다. 금형부 하우징을 변화시킬 필요없이 작업 경계의 공간 내에 맞도록 디자인된 어떤 형태도 채용될 수 있다.
본 발명에 따라, 비압축성 유체가 각 금형부의 챔버를 채우며, 이에 의해 각 멤브레인은 수지 사출동안 약간의 공간 유동성을 허락하면서도 제조되는 물품의 적절한 부피(dimension)를 보장하도록 지지되어, 그 전체 표면을 따라 멤브레인의 사출 압력 부하를 분배한다. 격자 특성은 수지 사출 단계동안 사출 압력에서 스파이크(spike)가 발생하는 경우에 특히 유리한 것으로 판명된다. 또한 수지 사출 동안 멤브레인의 약간의 공간 유동성은 금형 플레넘을 통한 수지의 흐름을 증진시키게 되어 더욱 유리하다. 한쪽 또는 양쪽 금형부의 챔버와 유체 연결되는 확장 챔버는 수지의 금형 플레넘으로의 수지사출 이전에 멤브레인 지지 유체(membrane-backing fluid)의 열적 팽창을 수용하며, 수지 사출 및 경화 동안에는 팽창 챔버로부터 챔버를 분리하도록 조작되는 밸브를 이용하여 제조된 물품을 경화시킨다.
본 발명의 다른 측면에 따라, 지지 유체는 그 자체가 바람직하게는 열적으로 전도성이며; 성형 장치는 지지 유체의 온도를 조절하기 위해 한쪽 또는 양쪽의 금형 내에 존재하는 지지유체와 열적으로 소통하는 수단을 포함한다. 예를 들어, 바람직한 실시예에서, 온도조절 수단은 각 챔버 내로 확장하는 코일 시스템과 그 코일 시스템에 연결되며, 그를 통하여 온도 제어 유체를 순환시키도록 작동하는 종래 형태의 외부 가열기/냉각기 단위를 포함한다. 이 방법에서, 지지유체 및 이와 관련되는 각 금형부의 성형 표면의 온도는 폐쇄되어 조절되며, 따라서 제조된 물품의 개선된 특성 및/또는 경화 시간 및 온도와 같은 공정 변수의 개선된 제어를 제공한다.
본 발명의 다른 세부내용, 목적, 및 잇점은 하기 발명의 상세한 설명 및 바람직한 실시예의 형태를 나타내는 첨부되는 도면에 의해 더 명확해질 것이다.
도 1에 되시된, 본 발명에 따른, 복합 물품을 성형하기 위한 예시적인장치(10)은 상부 금형부(14) 및 하부 금형부(16)을 포함하며, 고정핀(18)과 보조 핀 리시버(20)에 의해 상부 금형부(14)를 하부 금형부(16)으로 조합하여 매치되는 성형 표면(24, 26)에 의해 금형 플레넘(22)을 정의하는 금형 조합(12)을 포함한다. 특히 하부 및 상부 금형부(14, 16)는 각각 강체 하우징(28, 30) 및, 플런지(36)에 의해 멤브레인의 주변부를 따라 각각의 하우징(28, 30)으로 제거가능하고, 실링가능하게 고정되는 반강체 멤브레인(32, 34)을 포함한다. 플런지(36)는 반강체 멤브레인(32, 34)의 구조와 일치하는 구조를 가지는 내부 주변부(inner periphery) 및 하우징(38, 30)의 구조와 일치하는 구조를 가지는 외부 주변부(outer periphery)를 포함할 수 있다. 따라서, 플런지(36)는 재사용 가능하여 반강체 멤브레인(32, 34)이 교체되었을 때, 플런지(36)는 구멤브레인으로부터 탈리되어 새로운 것으로 부착될 수 있다. 조립되면, 하우징(28, 30) 및 각 중공 금형부(14, 16)의 멤브레인(32, 34)은 그속에 유체가 밀폐되는(fluid-tight) 챔버(38, 40)를 정의하도록 결합된다.
본 발명의 다른 특징에 따라, 각 멤브레인(32, 34)은 바람직하게는 상대적으로 얇고, 가장 적절한 형태로는 단순히 제조되는 물품의 공백의 스플레시 오프(splash off)로 구성되는 복합 오버레이(composite overlay)로 형성될 수 있다. 또한, 각 멤브레인(32, 34)은 편리하게는 섬유강화 플라스틱으로 형성되어 있을지라도, 본 발명은 멤브레인(32, 34)이 종래에 알려진 방법대로 편리하고도 값싸게 제조거나, 가압된 챔버 내에서 새롭게 형태를 이룰수 있는 가벼운 판상 금속과 같은 다른 적당한 물질로 제조되는 반강체 멤브레인(32, 34)의 사용도 예측되어 진다. 이와 관련하여, 본 발명은 예를 들어, 요구되는 멤브레인의 특성(예를 들어,그 열전도성, 성형성 및 수명), 제조되는 물품에서 요구되는 특성(예를 들어, 표면 마무리성 및 광택성), 및/또는 전체 공정 변수(예를 들어, 수지 사출압, 수지경화시간 및 금형 조립 순환시간) 등에 따라 각 금형부(14, 16)의 각 멤브레인(32, 34)에 대하여 각각 같은 또는 다른 물질을 사용하는 것을 예측할 수 있다.
각 중공 금형부(14, 16)는 유체 공급 넷트웍(44)에 의해 실질적으로 비압축성인 열전도성 유체(42)로 완전히 채워진다. 중공 성형부(14, 16)이 채워지면, 금형성(10)은 물품 제조에 사용될 준비가 된 상태이다. 각 중공 금형부(14, 16) 내의 유체(42)는 하기에서 설명되는 방법으로 수지 사출동안의 압축에서 각 멤브레인(32, 34)을 지지하는 역할을 한다. 유체가 실질적으로 비압축성이기 때문에 내부 사출압과 같이 멤브레인(32, 34)에 가해진 힘은 유체를 통하여 강체 하우징(28)의 벽으로 전달될 것이다.
도 2에 도시된 실시예에서, 멤브레인 지지 유체(42)는 각 유입 제어밸브(46) 및 간이 연결 커플링(quick connect coupling: 48)을 통하여 상부 및 하부 금형부(14, 16)로 넷트웍(44)에 의해 공급되는 탭 워터(tap water)일 수 있다. 물은 저렴하고, 쉽게 사용가능하며, 환경친화성이기 때문에 일반적으로 바람직한 유체이다. 그러나 다른 조작 범위(예를 들어, 더 높은 증기화 온도)에 대해서 유용한 다른 적당한 지지유체가 종래기술로 알려져 있다. 압력 게이지(50)가 각 금형부(14, 16)의 챔버(38, 40)로의 지지 유체(42)의 흐름을 모니터하기 위해서 각 유입밸브(46)의 하류 흐름으로 설치될 수 있다. 각 챔버(38, 40)를 채우고 비우는 것을 돕기 위해서, 각 금형부(14, 16)는 지지유체(42)가 그 속에 채워짐에 따라 각챔버(38, 40)내의 공기가 빠질 수 있는 배출구(52)를 포함할 수 있다. 채워진 다음, 각 챔버의 배출구(52)는 배출구 밸브(54)로 봉인되어, 각 금형부의 멤브레인/성형표면(24, 26)이 요구되는 강성을 가지도록 한다.
설명을 쉽게하기 위하여 예를 들어 맴브레인(32, 34) 및 금형 플레넘(22)의 상대적 크기가 확대된 도 2에서 도시된 것처럼, 각 금형부(14, 16)는 금형 플레넘(22)의 온도를 조절하기 위하여 유체 밀접 챔버(38, 40) 내로 확장하는 가열/냉각 코일(56)의 시스템을 구비할 수 있다. 선택적인 가열/냉각 코일(56)은 간이 연결 커플링(58)을 통하여 종래 디자인의 외부 가열기(60) 및 냉각기(61) 단위로 연결될 수 있다. 이렇게 코일(56)은 가열기(60)와 냉각기(61)로 연결되어 사출성형 공정동안 지지 유체(42)의 온도 및 그에 따른 각 멤브레인(32, 34)의 성형 표면(24, 26)의 온도를 정확하게 제어하도록 조작된다. 비록 도 2에서 코일이 멤브레인(32, 34)의 배면 근처에 위치하도록 묘사되어 있으나, 지지유체(42)의 열전도성이 각 금형부(14, 16) 내 코일(56)의 위치에 관련하여 실질적으로 다양한 디자인을 가능하게 한다. 따라서 이러한 코일(56)이 사용되더라도, 지지유체(42)의 열전도성은 금형부(14, 16)내 코일의 위치와 관련하여 실질적인 디자인 변형이 가능하게 하여, 다양한 멤브레인(32, 34)에 있어서 주어진 금형부(14, 16) 및 코일 시스템(56)의 사용을 촉진시킨다. 실제로 본 발명하에서, 예시적인 장치(10)의 멤브레인(32, 34)이 도 2에서 상대적으로 균일한 두께인 것으로 나타나 있으나, 본 발명하에서 금형온도가 제어되는 효율은 예를 들어, 제조되는 물품에 강화 립(reinforcement rib)을 제공할 때에도 다양한 두께의 멤브레인(32, 34)의 사용을허용한다.
각 금형부(14, 16)를 채우는 지지유체(42)가 바람직한 공정 온도와 다른 온도로 공급되는 경우에, 유체공급 넷트웍(44)은 확장 챔버(62)를 추가로 포함할 수 있고, 그것은 저압 확장챔버일 수 있다. 따라서, 뒤이어 원하는 온도로 각 금형부(14, 16)을 가열 또는 냉각함에 있어, 각 챔버(38, 40)내에서 발생하는 지지유체(42)의 열적 팽창이 확장 챔버(62)에 의해 수용될 수 있어, 멤브레인(32,34) 상의 변형 또는 해로운 응력을 방지한다.
다시 도면으로 돌아와, 도 2에서 사출 스프루(injection sprue: 64)가 상부 금형부(14)를 통하여 통로를 제공하여, 그 통로를 통하여 성형 유체 공급기(66)로부터 바람직한 열경화성 수지가 적당한 사출 펌프(68)에 의한 압력하에서, 금형 플레넘(22)으로 사출되는 것으로 보인다. 이러한 스프루(64)의 수 및 위치는 종래 기술로서 알려진 방법대로 성형되는 물품의 구조 및 요구되는 특성과, 사용된 성형유체의 흐름특성에 달려 있다. 이와 관련하여, 금형 플레넘(22)으로의 성형 유체의 사출동안 트랩핑된 공기가 대기중으로 흘러나갈 수 있는 일련의 작은 배출구들(70)이 상부 및 하부 금형부(14, 16)의 마주보는 플런지(36) 사이에 위치하도록 구비될 수 있다. 이와 달리, 금형 플레넘(22)으로부터 트래핑된 공기의 배출을 위해 실시되는 종래 다른 기술의 방법들이 채용될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따라, 성형 장치(10)는 금형 조립체(12) 또는 하부 금형부(16)에 포함된 지지 유체(42)의 진동을 위해 하부 금형부(16)에 위치하는 참조번호 72로서 표시되는 메카니즘을 추가로 포함할 수 있다. 수지의 사출시 금형조립체(12) 또는 지지유체(42)의 진동은 금형 플레넘(22)를 통한 수지의 흐름을 촉진하고, 또한 그 속에 위치한 섬유 강화 프리폼의 적심(saturation and wetting)를 증진시킬 수 있다.
본 발명에 따라, 도면에서 보여지는 금형 장치(10)은 다음과 같이 사용될 수 있다: 하나 또는 그 이상의 섬유 강화 프리폼이 하부 금형부(16)의 "암(female)" 성형 표면(26)에 의해 정의된 금형공 내에 적재될 수 있다. 다음으로 상부 금형부(14)가 국부 핀들(18) 및 각각의 핀 리시버들(20)과 같은 각 금형부(14, 16)상의 국부적인 배열 하드웨어를 결합시키도록 하부 금형부(16)로 낮추어진다. 바람직하기로는 상부 금형부(14)는 적절한 클램프들(미도시)을 사용하여 하부 금형부(16)로 고정될 수 있다. 다음으로 각 금형부(14, 16)는 지지유체 공급 네트웍(44)로 연결되고, 그 각각의 배출구(52)가 열려지고, 유입 밸브(46)가 조작되어, 물품의 사출성형이 시작되기 이전에 지지유체로 챔버(38, 40)를 완전하게 채운다. 이와 관련하여, 지지유체(42)는 사출 공정을 시작하기 전에 채워지는 것이 요구된다. 물품을 성형한 뒤에 각 금형부(14, 16)를 비우고, 물품을 성형하기 전에 다시 채울 필요가 없다.
일단 챔버(38, 40)이 완전하게 채워지면, 각 금형부는 그 각각의 벤트 밸브(vent valve: 54)를 사용하여 봉인하고, 가열기(60) 및 냉각기(61) 단위는 각 금형부(14, 16)이 바람직한 공정 온도를 가지도록 조작한다. 다음으로 각 금형부(14, 16)로의 유입 밸브(46)는 유체공급 넷트웍의 확장 챔버(62)(다른 경우에는 온도 표준화동안 지지유체(42)의 열적 팽창을 수용하는)로부터 각 챔버(38,40)을 고립시키도록 닫혀진다.
다음으로 바람직한 성형 유체가 사출 스프루(64)를 통하여 금형 플레넘(22)로 압력하에서 사출된다. 성형유체가 사출되는 흐름 속도는 종래기술로 알려진 다양한 요소들에 기초하여 선택될 수 있다.
금형 플레넘(22)이 성형 유체로 완전히 채워지면 사출은 중지된다. 금형플레넘(22)이 성형 유체로 완전하게 채워졌는 가는 각 금형부(14, 16)의 플런지(36)에 형성된 공기 배출구를 통한 성형 유체의 방출에 의해 눈으로 확인하거나, 센서에 의해 자동으로 확인할 수 있다. 성형공정을 최적화하기 위해 다른 종류의 센서로부터 피드백을 이용하는 것은 도 3과 관련하여 하기에서 보다 상세하게 설명된다.
각 성형 표면(24, 26)의 온도는 가열기(60) 및 냉각기(61)의 조작에 의해 제어되어 원하는 표면 마무리 및/또는 다른 요구되는 특성을 가진 제조된 물품을 얻기위해 최적의 경화속도를 제공하거나 또는 성형 공정을 최적화한다. 다음으로 금형부 14, 16이 분리되고 제조된 물품은 금형공으로부터 수동으로 또는 자동 인젝터(automotive injector)를 사용하여 금형으로부터 분래될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따라, 멤브레인(32, 34)의 반강체 특성에 의해, 지지 유체(42)가 발생하는 사출압력 부하를 멤브레인(32, 34)의 전체 표면을 따라서 분배시키기 때문에 성형 유체의 사출시 멤브레인은 공간적으로 다소 유동성이 있다. 이러한 방법으로, 반강체 멤브레인(32, 34)은 사출시 성형 표면(24, 26) 상에서 해로운 응력의 집중을 피한다. 실제로, 사출 시 한쪽 또는 양쪽 멤브레인(32, 34)의 성형표면(24, 26)에 존재하는 다소의 유연성은 금형 플레넘(22)을 통한 성형 유체의 흐름을 증진시키는 것으로 생각되며, 성형 툴(멤브레인(32, 34)) 상에서의 해로운 충격이 전혀 없이 사출되는 성형 유체를 일부러 펄싱(pulsing)시키는 것에 의해 그 효과는 한층 더 좋아진다.
성형 공정을 최적화하여, 성형되는 물품의 질을 높이기 위해, 사출 속도와 같은 성형공정의 다른 변수들의 고정에 사용될 수 있는 피드백을 제공하는 다양한 장치들이 사용될 수 있다. 도 3에서, 도 1에 도시된 성형 장치(10)와 유사한 금형(114, 116)을 구비한 금형 조립체(112)를 포함하는 제2의 예시적 성형장치(110)가 도시된다. 도시된 대로, 성형 유체는 사출 펌프(168)에 의해 성형 유체 저장 컨테이너(166)로부터 운반될 수 있다. 상기 시스템은 바람직하게는 수지 가열기(170). 유량계(172), 압력 센서(174) 및 펌프(168)과 사출 스프루(164) 사이에 위치하는 혼합 헤드(mixing head: 176)를 포함한다.
성형 장치(110)는 또한 성형 공정을 최적화하기 위해 피드백을 제공하는 바람직한 장치를 포함할 수 있다. 내부 및 외부 장치가 사출이 진행되는 동안 성형 공정을 모니터링하고 최적화하기 위해 사용되는 피디백을 제공하도록 사용될 수 있다. 금형 내부의 센서는 예를 들어, 금형 플레넘(122) 내의 온도를 모니터 하기 위해 각 금형부(114, 116)의 여러 위치에 설치되는 온도 센서(191)를 포함할 수 있다. 온도 센서는 RTDs 및 써모커플과 같은 종래 알려진 장치일 수 있다. 다른 내부 피드백 시스템은 성형 유체가 금형 플레넘(122)를 채움에 따라 그 성형 유체의 진전을 탐지하기 위한 금형부(114, 116) 내에 위치하는 압력 전송기(pressure transducer) 및 성형 플레넘(122) 내에 위치하는 수동 센서(198)을 포함할 수 있다. 이러한 수동 센서(passive sensor: 198)는 도 5에서 예를 들어 수(male) 금형 멤브레인(200)상에 위치하는 것으로 나타난다. 그러나 수동 센서(198)는 암 금형 멤브레인(20) 또는 양쪽 멤브레인 상에 위치할 수 있다.
채용되는 장치들이 역시 종래 기술로 잘 알려진 압력 전송기(195)는 성형 유체가 금형 플레넘(122)으로 사출되는 동안 유체로 채워지는 금형부(114, 116)에서의 압력을 감지하여, 금형 플레넘(122) 내의 압력을 표시하는 피드백을 제공한다. 플레넘(122)이 성형 유체로 채워짐에 따라, 통상적으로 금형부(114, 116)내에서 감지되는 압력은 점점 증가한다. 그러나, 금형 플레넘(122)가 실질적으로 채워졌을 때 감지되는 압력은 일반적으로 비교적 급격하게 증가할 것이다. 압력에서의 상대적으로 급격한 증가는 플레넘(122)이 실질적으로 채워졌다는 것을 나타내고, 따라서 사출공정이 제어될 수 있다. 더불어 압력 센서는 예를 들어 금형 멤브레인(200, 203)의 한쪽 또는 양쪽 상에 센서를 구비하는 것에 의해 금형 플레넘 그 자체와 연관되는 압력을 탐지하도록 구비될 수 있다.
성형 유체가 금형 플레넘(122)를 채움에 따라 성형 유체의 선단부를 탐지하는 수동 센서(198)는 수동 근접 스위치(passive proximity switches)가 될 수 있다. 이러한 스위치는 금형 플레넘(122)을 통한 흐름을 방해하지 않고 흐름의 선단부를 감지하도록 고안되었다. 이러한 수동 근접 스위치는 종래기술로 알려져 있는 유형일 수 있으며, 바람직한 유형으로는, 예를 들어 용량성 근접 스위치(capacitive proximity switch)일 수 있다.
또한 외부 장치가 사출 공정동안의 다양한 다른 변수를 감지하기 위해서 제공될 수 있다. 예를 들어 속도/배출량 전송기(velocity/displacement transducers: LVDTs)가 모든 또는 일부 금형 플레넘이 채워졌을 때를 감지하도록 구비될 수 있다. 상기 LVDTs는 성형 유체가 금형 플레넘(122)로 사출될 때, 두 금형부(114, 116) 사이의 배출을 탐지한다. 배출량은 금형 플레넘이 채워졌는지 그리고 얼마나 채워졌는지를 나타낸다. 여기서 사용되는 이러한 LVDTs는 종래 기술로 잘 알려져 있다.
유량계(172)가 사출되는 성형유체의 흐름을 모니터하기 위해서 사용될 수 있다. 또한 압력 게이지(174)는 성형 유체가 사출되는 압력을 측정하도록 사용될 수 있다. 만약 사출되는 압력이 바람직한 범위를 벗어나면, 이에 따라서 사출압력이 조정될 수 있다. 성형 공정을 최적화하기 위한 다른 장치는 성형 유체를 가열하기 위해 사용되는 성형 유체 가열 단위(170)이다. 성형 유체를 가열하는 것은 그 점도를 변화시켜 흐름속도를 변화시킬 수 있다. 도 3에서 보여지는 대로, 가열단위(170)는 바람직하게는 시스템내에서 사출펌프(168)와 흐름 측정기(172) 사이에 위치하여 가열기(170)에 의해 발생한 흐름 속도에서의 변화가 모니터링될 수 있다.
센서 장치에 더하여, 사출이 완료된 이후, 금형부로 유체를 펌핑하는 것에 의해 금형부(114, 116) 내의 압력을 증가시키기 위해 지지유체 펌프가 구비될 수 있다. 이것은 금형부 내에서의 압력을 증가시켜 금형 플레넘(122) 내 압력을 효과적으로 증가시킨다. 이것은 예를 들어 금형이 채워진 이후, 사이클 타임을 증가시키기 위해 수지의 경화공정을 가속화시키는데 바람직하다.
상기 모든 내부 및 외부 장치로부터의 피드백은 성형 유체가 사출되고 있는 동안에도 성형 공정을 최적화하는데 유리하게 사용될 수 있다. 또한 상기 센서들은 CNC 사출 기계 및 플로팅 금형(floating mold) 사이의 루프를 폐쇄시키도록 고안된 응답 시스템을 형성한다. 이 응답 시스템은 금형 플레넘(122)이 성형 유체로 채워지고 있는 동안에도 사출 공정을 최적화하기 위한 실질적인 금형 조건과 변수들에 기초하여 동적으로 조정되는 사출 프로파일을 허락한다. 성형공정을 동적으로 제어하고 최적화하는 능력은 또한 사이클타임을 감소시키고, 툴을 덜 마모시킬 뿐만 아니라, 성형부의 개선된 외관성에도 기여한다.
금형부(14, 16, 114, 116)을 채운 중공 유체(hollow fluid)는 우수한 금형 온도 제어를 허용하는 우수한 열적 전도성을 가진다. 반면, 열린 상태의 툴링(open-face tooling)에서 열경화성 성형은 형성된 흐름상태가 상온에서 작동되도록 강요된다. 따라서, 이러한 성형 공정들은 상온에서 변수에 영향을 받기 쉽다. 예를 들어, 숙련된 복합체 제조자들은 열경화성 경화를 최적화하기 위해 날씨 조건에 따라 다른 화학 배합비, 즉 여름 및 겨울 수지 또는 아침 및 오후의 촉매 농도를 가질 것이다. 이것은 일기예보에 따라 예측하여 조정될 수 있을 것이다. 반면, 본 발명에 따른 플로팅 금형은 안정하고 제어가능한 금형 표면온도를 제공하여, 주위의 조건을 만족시킬 필요없이 성형이 이루어지는 것을 허락한다. 제어되는 온도 범위는 사이클 타임이 훨씬 빠른 흐름상태를 허락하고, 다른 경우라면 생산속도에 영향을 미쳤을 주위 온도 범위에 의해 영향을 받지않는 화학반응의 최적 제어 범위라는 추가적인 잇점을 제공한다. 따라서 이러한 폐쇄된 금형 시스템은 성형되는 부품의 제조에서 새로운 제어와 예측성을 제시한다.
본 발명에 따른 성형 장치의 제조에서, 도 1 내지 3과 관련하여 설명된 대로, 마스터 모델(master model)이 한쌍의 성형 표면을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 도 4 내지 6에서 보여진 대로, 하나의 숫 금형 멤브레인(200) 및 하나의 암 금형 멤브레인(203)은 그 사이에 적절한 중공 크기를 형성하도록 제조된다. 바람직하게는 금형 멤브레인(200, 203)을 통하여 플레넘(122)로 연결되는 스프루(164), 센서 및 다른 하드웨어가 도 5에서 보여지는 것과 같이 스프루 벌크헤드 핏팅(sprue bulkhead fitting: 235) 및 수동 근접 스위치 벌크헤드(passive proximity switch bulkhead: 245)와 같은 모듈라 벌크헤드 피팅(modular bulkhead fitting)을 사용하여 분리가능하도록 결합될 수 있다. 이러한 벌크헤드 핏팅은 예를 들어 스프루(164) 벌크헤드 핏팅과 관련하여 도 7에서 도시된 대로, 멤브레인(200, 203)으로 부착될 수 있다. 수동 근접 스위치 핏팅과 같은 다른 유형의 벌크헤드 핏팅이 유사한 방법으로 부착되거나 종래 기술로 알려진 다른 방법으로 부착될 수 있다. 어떤 구조에서도, 모듈 핏팅(235, 245)는 필요로 하는 성형 하드웨어 및 센서를 금형 멤버레인(200, 203)으로 분리가능하게 결합하는 데에 적용될 수 있다. 이러한 방법으로 필요한 모든 폐쇄된 성형 하드웨어 및 센서는 금형 표면(200, 203)으로 신속하게 결합되거나 제거될 수 있다. 성형 하드웨어 및 센서는 예를들어, 스프루, 자동 이젝터(automatic ejector), 써모커플 및 근접 스위치와 같은 다양한 센서를 포함할 수 있다. 따라서, 개개의 하드웨어 및 센서를 금형 멤브레인으로 직접적으로 쌓는 것이 불필요하다. 대신, 모든 하드웨어는 금형 교환의 편리성과 효율성을 위해 모듈라 핏팅(235, 245)으로 분리가능하게 결합된다. 멤브레인(200, 203)이 교체되었을 때, 신속하게 결합된 하드웨어는 분리되는 멤브레인(20, 203)으로부터 간단하게 분리되어 교체 금형 멤브레인(224, 227)에 설치된 모듈라 핏팅(235, 245)으로 재연결된다. 그러나 이와 달리 이러한 요소 및 부착 플랜지는 금형 멤브레인(200, 203) 그 자체로 직접적으로 적층될 수 있다.
두개의 금형 분할을 제조하기 위해서, 한쌍의 범용 베셀(209, 212)이 제조될 수 있으며, 하나는 수 멤브레인(200)을 위한 것이며, 또 하나는 암 멤브레인(203)을 위한 것이다. 범용 베셀(209, 212)의 뼈대는 내부에 수납되는 강체 금형부(114, 116)를 형성하기 위해서 예를 들어 판상 금속으로 만들어 질 수 있는 외판(out skin: 210, 213)을 구비한다. 금형 멤브레인(200, 203)의 구조에 대응하는 내부 주변부와 범용 베셀(209, 212)의 구조에 대응하는 외부 구조를 가진 플런지(215)가 설치된다. 상기 플런지(215)는 각 금형 멤브레인(200, 203)으로 부착될 수 있다. 각 금형 멤브레인(200, 203)은 플런지(215)를 통하여 그 대응하는 범용베셀(209, 212)로 부착되어, 각 범용 베셀 및 그 대응하는 금형 멤브레인 사이는 액체가 새어나가지 않는 밀봉된다. 금형 멤브레인(200, 203)이 금형부(114, 116)으로 봉인되면, 각 금형부는 도 4에서 보여진 것처럼 지지유체(42)로 채워진다. 두개의 금형부(114, 116)과 부착된 금형 멤브레인(200, 203)로 이루어진 단일 금형(112)은 단순히 각 범용 베셀(209, 212)에 부착된 수 금형 멤브레인(200) 및 암 금형 멤브레인(203)을 교체하는 것에 의해 다양한 다른 부품을 생산하는데 사용될 수 있다.
도 3에서 보여지는 대로, 중공 금형부(14, 16)의 각 강체 하우징(28, 30)은도 6에서 각각 L, W 및 H로 나타나는 하우징(28, 30)의 길이, 폭 및 높이에 의해 정의되는 고정된 부피를 가지는 챔버를 형성한다. 이 부피 및 특히 암 금형부(14)의 부피는 반강체 멤브레인(32, 34)이 맞추어지는 작업 경계(working envelope)를 정의한다. 비록 반강체 멤브레인(32, 34)가 도 2에서 단순한 "허브(hub)" 형태를 가지는 것으로 도시되어 있지만, 상기 반 강체 멤브레인(32, 34)은 예를 들어, 도 4 내지 6에서 보여지는 바와 같이 일차적으로는 암 금형부(32)의 고정된 공간에 의해서 정의되는 작업 경계의 크기에 의해서만 한정되는 실질적으로 다양한 다른 구조로 형성될 수 있다. 도 6과 관련하여 보다 상세하게 설명되듯이, 동일한 강체 하우징(28, 30)이 다른 형태의 반강체 멤브레인(32, 34)을 교체하는 것에 의해 다른 형태의 부품을 성형하는데 사용될 수 있다.
금형부(114, 116)이 지지유체(42)로 채워져 있고, 모든 공기가 각 금형부의 내부로부터 퍼징되었을 때, 그 장치는 물품을 성형할 준비가 된 상태이다. 두개의 조립된 금형부(114, 116)는 부품을 만들기 위해서 금형이 열리고 닫히도록 하는 리프팅 구조(미도시) 내에 위치할 수 잇다. 지지유체(42)의 비압축성으로 인하여, 플로팅 금형은 강체 유압 시스템(rigid hydraulic system)이다. 내부 사출압과 같이 금형 멤브레인(200, 203)에 가해지는 어떤 힘도 지지유체(42)를 통하여 범용 베셀(209, 212)로 전달될 것이다. 범용 베셀은 사출 공정으로부터 형성된 최대 잠재압을 처리할 수 있도록 고안된다. 일반적으로 이러한 금형은 낮은 압력의 사출 공정에서 사용될 수 있다.
비록 도 4에서 도시되지는 않았으나, 각 금형부(114, 116)는 또한 도 2와 관련하여 설명된 가열 코일(56)을 구비할 수 있다. 선택적인 가열 코일(56)은 지지 유체(42)의 온도를 조절하기위해 가열기(160) 및 냉각기(161) 단위로 결합될 수 있다.
부품을 제조하기 위해서, 채워진 금형부(114, 116)은 폐쇄되고, 사출 공정이 시작된다. 각 금형부(114, 116)가 유체로 채워져 있기 때문에, 그 금형은 개선된 금형 표면의 온도 제어를 허용하여 감소된 사이클 타임 및 나아진 외관을 가져온다. 도 6에서 나타난 대로, 다른 구조의 부품을 성형하는 것은 한 셋트의 금형 멤브레인(200, 203)을 제거하고, 다른 구조의 셋트를 교체하는 것이므로 간단하다. 플로팅 성형의 몇몇 잇점은 유연성, 감소된 비용, 신속성 및 개선된 폐쇄 성형 수행성이다. 예를 들어, 부품 디자인이 변형되었을 때, 새로운 금형을 만들고, 현재의 금형을 폐기하거나, 고가의 비용으로 금형을 변형시키는 것 대신에, 간단하게 성형된 멤브레인이 교체된다. 금형 멤브레인은 오픈-페이스드(open-faced), 스프레이-업(spray-up) 또는 핸드-라미네이티드(hand-laminated) 금형과 비교할 만한 가격으로 재생산되는 복합 라미네이트일 수 있다. 플로팅 금형의 범용 베셀(209, 212)은 "작업 경계(working envelope)"를 정의한다. 이것이 의미하는 것은 범용 베셀(209, 212) 및 기본적으로는 최종적인 범용 베셀(212)의 L, W, H 공간에 맞는 부품이라면 새로운 암 금형 멤브레인(200) 및 수 금형 멤브레인(203)을 제조하고, 그들을 범용 베셀(200, 212)로 부착하는 것에 의해 성형될 수 있다. 따라서, 범용 베셀의 도구 비용은 최적화된다.
도 4 내지 6에서 플로팅 금형의 적용에 대한 예로서, 보트의 갑판과 선체의성형이 나타나 있다. 작업자는 요구될 때마다 다른 부품을 제조하기 위해서 금형부(114, 116)의 멤브레인(200, 203)을 쉽게 교체할 수 있다. 플로팅 금형은 10분 이내에 전체 금형을 교체할 수 있도록 고안되었다.
폐쇄 루프(closed-loop) 온도 제어 시스템의 사용 이외에, 비압축성 유체의 봉쇄는 본 발명의 유리한 특징이다. 유체가 각 금형부(14, 16 또는 114, 116) 내에 봉쇄되며, 비압축성이기 때문에 멤브레인(32, 34 또는 200, 203, 224, 227)을 강화시키는 역할을 한다. 상기 유체를 사용하는 것에 의해 금형 멤브레인은 매우 얇은 멤브레인으로 형성될 수 있다. 따라서, 성형되는 부품의 열전달 제어가 개선되며, 금형 멤브레인이 보다 쉽고 저렴하게 형성될 수 있다. 바람직하게는 각 금형 멤브레인은 열전도성이 높은 물질로부터 제조될 수 있다. 물과 같은 비교적 부피가 큰 유체는 또한 성형되는 부품에 해롭게 영향을 미치는 급속한 온도 유동에 저항하기 때문에 상대적으로 안정한 온도 환경을 제공할 수 있다.
도 7에서, 스프루(164)를 금형 멤브레인(200)으로 분리가능하게 붙이기 위한 모듈라 벌크헤드 조립체(229)의 구체예가 세가지 기본 부품으로 도시되어 있다: 금형 하우징(209)를 통하여 부착되는 금형 하우징 벌크헤드 핏팅(230); 외부 금형 하우징(209)로부터 금형 멤브레인(200)으로 거리를 두기위해 적당한 길이를 가지는 확장 부재(232); 및 금형 멤브레인(200)을 통하여 부착되는 금형 멤브레인 벌크헤드 핏팅(235). 금형 멤브레인 벌크헤드 핏팅(235)는 금형 멤브레인(200)을 통과하여 확장되는 일단부를 포함하는 벌크헤드 본체(236)을 포함한다. 벌크헤드 넛(bulkhead nut: 240)은 벌크헤드 본체(236)의 맞은 편에 위치하는 금형멤브레인(200)의 내부에서 벨크헤드 본체(236)로 부착된다. 리셉터클(receptacle: 241)이 벌크헤드 넛(240)을 벌크헤드 본체(236)로 부착하는 패스너(242)를 수용하기 위해 벌크해드 본체(236) 상에 구비된다. 가스켓(237)과 오링(238)이 도시된 바와 같이 적절하게 밀봉하기 위해서 채용될 수 있다. 확장 부재(232)는 벌크헤드 본체(236)로 부착하도록 구성된 말단부 상에 리시버 부분(receiver portion: 233)을 포함할 수 있다. 조립된 후, 금형 멤브레인 벌크헤드 핏팅(235)은 멤브레인을 교체하고자 하는 경우, 금형 멤브레인(200)으로부터 쉽게 분리될 수 있다. 하드웨어 및 센서를 분리가능하게 금형 멤브레인으로 결합시키기 위한 다른 변형예가 당업자에 의해 예측될 수 있다.
또한 여기서 본 발명의 특정한 실시예가 개시되었을 지라도, 본 발명의 요지와 하기 첨부되는 청구항의 범위를 벗어나지 않고 다양한 실시예가 예측 가능한 것으로 이해되어야 한다.

Claims (21)

  1. (a) 제1 및 제2 강체 중공 성형부를 간격을 두고 서로 마주보도록 배치하는 단계;
    (b) 제1 중공 금형부 쪽에 부착된 제1 반강체 멤브레인과 여기에 인접하는, 제2 중공 금형부 쪽에 부착된 제2 반강체 사이에 금형 플레넘을 정의함에 있어서, 상기 제1 및 제2 반강체 멤브레인이 상기 제1 및 제2 중공 금형부가 물품을 성형하기 위해 닫힐 때에 금형 플레넘을 그들 사이에 형성하도록 서로 마주보도록 배치하는 단계;
    (c) 상기 제1 및 제2 강체 중공 금형부를 실질적으로 비압축성 지지 유체로 채워서 상기 금형 플레넘에서 생성된 성형압이 상기 제1 및 제2 반강체 멤브레인으로부터 상기 제1 및 제2 강체 중공 금형부로 전달되도록 하는 단계;
    (d) 성형되는 부품을 생산하기 위해서 상기 금형 플레넘으로 성형 유체를 사출하는 단계;
    (e) 상기 사출 성형 유체가 운반되는 유체 속도를 모니터링하는 단계;
    (f) 상기 금형 플레넘을 상기 성형 유체로 채우는 것을 표시하는 적어도 하나의 변수를 감지하는 단계; 및
    (g) 상기 적어도 하나의 변수에 따라서 상기 유체흐름을 조절하는 단계를 포함하는 물품의 성형방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 변수를 감지하는 단계가 상기 성형 유체가 사출되는 우세 압력(prevailing pressure)을 감지하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 변수를 감지하는 단계가 금형부를 채우는 제1 및 제2 유체 중 적어도 하나에 있어서 우세 압력을 감지하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 변수를 감지하는 단계가 상기 성형유체가 상기 금형 플레넘의 적어도 어떤 부분으로 유입되었는지를 감지하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 성형유체가 상기 금형 플레넘의 적어도 어떤 부분으로 유입되었는지를 감지하는 단계가 유체로 채워지는 상기 제1 및 제2 금형부 사이의 선형 배출량(linear displacement)을 감지하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 선형 배출량을 감지하는 단계가 상기 선형 배출량을 타지하기 위한 LVDT를 이용하여 이루어지는 방법.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 성형유체가 상기 금형 플레넘의 적어도 어떤 부분으로 유입되었는지를 감지하는 단계가 상기 사출과정 동안 상기 금형 플레넘의 적어도 일부분을 통하여 전진하는 성형 유체의 흐름의 선단부를 탐지하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 선단부를 탐지하는 단계가 상기 선단부를 탐지하기 위한 수동 인접 스위치(passive proximity switch)를 이용하여 이루어지는 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 성형 유체를 사출에 앞서 가열하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  10. (a) 제1 및 제2 강체 중공 성형부를 간격을 두고 서로 마주보도록 배치하는 단계;
    (b) 제1 중공 금형부 쪽에 부착된 제1 반강체 멤브레인과 여기에 인접하는, 제2 중공 금형부 쪽에 부착된 제2 반강체 사이에 금형 플레넘을 정의함에 있어서, 상기 제1 및 제2 반강체 멤브레인이 상기 제1 및 제2 중공 금형부가 물품을 성형하기 위해 닫힐 때에 금형 플레넘을 그들 사이에 형성하도록 서로 마주보도록 배치하는 단계;
    (c) 상기 제1 및 제2 강체 중공 금형부를 실질적으로 비압축성 지지 유체로 채워서 상기 금형 플레넘에서 생성된 성형압이 상기 제1 및 제2 반강체 멤브레인으로부터 상기 제1 및 제2 강체 중공 금형부로 전달되도록 하는 단계;
    (d) 물품을 제조하기 위해 상기 제1 및 제2 금형부를 닫기에 앞서 상기 제1 및 제2 반강체 멤브레인 사이에 강화 물질을 삽입하는 단계;
    (e) 상기 강화물질이 상기 금형 플레넘 사이에 샌드위칭되도록 상기 제1 및 제2 금형부를 서로를 향해 닫는 단계;
    (f) 상기 금형 플레넘 내에 샌드위칭된 상기 강화물질과 함께 상기 제1 및 제2 금형부를 견고하게 유지하는 단계;
    (g) 성형 물품을 제조하기 위해 압력하에 상기 금형플레넘으로 성형유체를 사출하는 단계;
    (h) 상기 사출 성형 유체가 운반되는 유체 속도를 모니터링하는 단계;
    (i) 상기 금형 플레넘을 상기 성형 유체로 채우는 것을 표시하는 적어도 하나의 변수를 감지하는 단계; 및
    (j) 상기 적어도 하나의 변수에 따라서 상기 유체흐름을 조절하는 단계를 포함하는 물품의 성형방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 성형유체를 사출에 앞서 가열하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  12. (a) 제1 반강체 멤브레인이 부착된 제1 중공 금형부;
    (b) 제2 반강체 멤브레인이 부착된 제2 중공 금형부로서, 상기 제2 금형부가 상기 제1 금형부의 근처에 위치하여 상기 제1 및 제2 반강체 멤브레인이 서로 마주보도록 되어 있는 제2 중공 금형부;
    (c) 상기 제1 및 제2 반강체 멤브레인의 사이에 형성된 금형 플레넘;
    (d) 상기 제1 및 제2 중공 금형부를 채우는 실질적으로 비압축성인 지지유체;
    (e) 상기 금형 플레넘과 유체 연결되어 그 속으로 성형 유체를 운반하기 위한 사출 스프루;
    (f) 상기 제1 금형부, 제2 금형부 및 금형 플레넘과 조작가능하게 연결되는 적어도 하나의 센서로서, 상기 센서는 상기 성형유체가 상기 금형 플레넘을 채우는 표시하는 적어도 하나의 변수를 탐지하는 센서를 포함하는 사출성형장치.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 성형 유체의 공급원와 상기 사출 스프루 사이에 위치하는 적어도 하나의 유량계를 추가로 포함하는 사출성형장치.
  14. 제 10항에 있어서, 상기 성형 유체의 공급원과 상기 사출 스프루 사이에 위치하여 사출압력을 탐지하는 적어도 하나의 압력 센서를 추가로 포함하는 사출성형장치.
  15. 제 10항에 있어서, 상기 성형 유체의 공급원과 상기 사출 스프루 사이에 위치하는 가열 단위를 추가로 포함하는 사출성형장치.
  16. 제 10항에 있어서, 상기 제1 및 제2 금형부 중 적어도 하나와 연결되어, 그 속의 압력을 탐지하기 위한 적어도 하나의 센서를 추가로 포함하는 사출성형장치.
  17. 제 10항에 있어서, 상기 금형 플레넘과 연결되어, 그 속의 압력은 탐지하기 위한 적어도 하나의 센서를 추가로 포함하는 사출성형장치.
  18. 제 10항에 있어서, 상기 제1 및 제2 금형부 중 적어도 하나와 연결되며, 상기 제1 및 제2 금형부 사이의 배출량을 탐지하는 적어도 하나의 센서를 추가로 포함하는 사출성형장치.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 적어도 하나의 센서가 LVDT인 것을 특징으로 하는 사출성형장치.
  20. 제 10항에 있어서, 상기 금형 플레넘과 열결되며, 상기 성형 유체가 상기 플레넘으로 유입됨에 따라 그 흐름을 방해하지 않고 성형 유체의 선단부를 탐지하는 적어도 하나의 센서를 추가로 포함하는 사출성형장치.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 센서가 용량성 근접 스위치(capacitive proximity switch)인 것을 특징으로 하는 사출성형장치.
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