KR20170026945A - 균일한 열전도가 가능한 금형 및 금형 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 균일한 열전도가 가능한 금형 제작방법은 제1공간이 형성된 베이스플레이트를 제작하는 베이스플레이트 제작단계 및 상기 제1공간에 수용되고, 성형공간을 형성하며, 상기 성형공간에 열을 전달하는 열전달 채널을 포함하는 열전도층을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

균일한 열전도가 가능한 금형 및 금형 제작방법{MOULD ASSEMBLY AND METHOD FOR IMPROVING THERMAL CONDUCTION}

본 발명은 균일한 열전도가 가능한 금형 및 금형 제작방법에 관한 것이다.

일반적으로, 플라스틱 등과 같은 제품의 성형은 사출성형, 중공성형, 열성형 등의 방법을 이용하여 변형이 가능한 온도로 가열된 재료를 금형에 주입하여 성형제품을 형성할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 금형은 상금형(10)과 하금형(20)으로 이루어질 수 있으며, 상, 하금형(10, 20)이 결합된 상태에서 성형공간(50a)에 재료를 주입하여 성형제품을 제작할 수 있다.

다만, 재료를 주입한 후 가열된 성형재료의 온도를 낮추어 성형제품을 형성할 수 있는데 재료의 온도를 낮추기 위하여 금형에 냉각채널을 형성할 수 있다.

하지만, 냉각채널은 제작의 편의를 위하여 선행문헌(대한민국등록특허 제10-0771170호)에서와 같이 직선모양으로 형성될 수 있다.

냉각채널이 직선모양으로 형성될 경우, 성형제품의 각 부위와의 거리가 다를 수 있어 성형제품의 각 부위에 열이 균일하게 전달될 수 없다는 문제점이 있다.

따라서, 직선모양이 아닌 성형제품의 모양에 따라 유선형으로 제작된 냉각채널을 포함하는 금형이 필요할 수 있다.

또한, 성형제품의 모양이 바뀔 경우, 금형도 새로 제작되어야 한다. 다만, 시제품과 같이 제품 개발단계에서는 성형제품의 모양에 따라 매번 금형을 교체할 경우 제작비용이 증가할 수 있다.

따라서, 금형의 일부만 교체하여 서로 다른 모양의 성형제품을 제작할 수 있는 금형이 필요할 수 있다.

한국등록실용신안 제10-0771170호 (등록일: 2007.10.23)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유선형의 냉각채널을 포함하여 성형제품에 열을 균일하게 전달할 수 있으며, 성형공간을 형성하는 부분만 교체함으로써 반복 사용이 가능한 금형 및 금형 제작방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일측면에 따르면, 열전도 채널이 구비되는 금형에 있어서, 제1공간이 형성된 베이스플레이트를 제작하는 베이스플레이트 제작단계 및 상기 제1공간에 수용되고, 성형공간을 형성하며, 상기 성형공간에 열을 전달하는 열전달 채널을 포함하는 열전도층을 형성하는 열전도층 형성단계를 포함하는 균일한 열전도가 가능한 금형 제작방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 금형 제작방법에서 상기 열전도층은 3D프린팅으로 제작될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 열전도 채널이 구비되는 금형에 있어서, 제1공간이 형성된 베이스플레이트를 제작하는 베이스플레이트 제작단계, 상기 제1공간에 수용되고, 제2공간이 형성되며, 상기 열전도 채널을 포함하는 열전도층을 형성하는 열전도층 형성단계 및 상기 제2공간에 수용되고, 성형공간을 형성하며, 상기 열전도 채널의 열을 상기 성형공간에 전달하는 내마모층을 형성하는 내마모층 형성단계를 포함하는 균일한 열전도가 가능한 금형 제작방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 금형 제작방법에서 상기 열전도층 및 상기 내마모층 중 적어도 하나는 3D프린팅으로 제작될 수 있다.

또한, 성형제품의 형상에 따라 상기 성형공간을 향하는 상기 내마모층의 일면을 가공하는 내마모층 가공단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일측면에 따른 금형은 제1공간이 형성된 베이스플레이트 및 상기 제1공간에 수용되고, 성형공간을 형성하며, 상기 성형공간에 열을 전달하는 열전달 채널을 포함하는 열전도층을 포함한다.

또한, 성형제품의 형상에 따른 상기 열전도층이 상기 베이스플레이트에 수용될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 금형은 제1공간이 형성된 베이스플레이트, 상기 제1공간에 수용되며, 제2공간을 형성하며, 상기 제2공간에 열을 전달하는 열전달 채널을 포함하는 열전도층 및 상기 제2공간에 수용되고, 성형공간을 형성하며, 상기 열전도 채널의 열을 상기 성형공간에 전달하는 내마모층을 포함한다.

또한, 성형제품의 형상에 따른 상기 열전도층과 상기 내마모층이 상기 베이스플레이트에 수용될 수 있다.

본 발명의 균일한 열전도가 가능한 금형 및 금형 제작방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 열전달 채널을 포함하는 열전달층이 3D 프린팅으로 제작되어 성형제품과 거리를 일정하게 유지함으로써 성형제품의 각 부위에 열을 균일하게 전달할 수 있다.

둘째, 베이스플레이트에 열전도층 및 내마모층을 형성하고, 성형제품의 모양에 따라 열전도층과 내마모층을 교체하여 금형의 제작 비용 및 시간을 줄일 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

아래에서 설명하는 본 발명의 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 발명은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 금형의 일 예를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금형의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 금형의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 금형의 제작방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 금형의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 금형의 제작방법을 나타낸 순서도이다. 그리고,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 금형의 변형예를 나타낸다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.

본 발명은 성형제품을 제작하기 위한 금형에 관한 것으로, 일반적으로 사용되는 상금형 또는 하금형 중 어느 하나일 수 있다.

도 2 내지 도 4를 참조하여 보면 본 발명의 일 실시예에 따른 금형은 베이스플레이트 제작단계(S100) 및 열전도층 형성단계(S200)를 포함한다.

베이스플레이트 제작단계(S100)는 제1공간(A)이 형성된 베이스플레이트(100)를 제작하는 단계이다.

이 때, 제작된 베이스플레이트(100)에는 제1공간(A)이 형성될 수 있으며, 제1공간(A)이 베이스플레이트(100)의 외부와 연통될 수 있도록 베이스플레이트(100)의 일면은 개구 형성될 수 있다.

열전도층 형성단계(S200)는 제1공간(A)에 수용되고, 성형공간(C)을 형성하며, 성형공간(C)에 열을 전달하는 열전달 채널(400)을 포함하는 열전도층(200)을 형성하는 단계이다.

즉, 열전도층(200)은 제1공간(A)의 내부에 수용되며, 일면은 제1공간(A)의 내측면에 결합되고, 타면은 성형공간(C)을 향할 수 있다.

또한, 성형공간(C)은 개구 형성될 수 있으며, 성형재료가 주입되는 공간일 수 있다.

한편, 열전도층(200)이 형성되는 과정에 열전달 채널(400)도 형성될 수 있다.

이 때, 성형제품의 각 부위에 열을 균일하게 전달할 수 있도록 열전달 채널(400)은 성형공간(C)과의 거리를 유지하며 유선형으로 제작될 수 있다.

이를 위하여 본 발명에서는 열전도 채널(400) 및 열전도층(200)을 3D 프린팅 기술로 제작할 수 있다.

최근 3차원 프린팅 기술이 발전함에 따라 항공, 우주, 방위산업 또는 자동차, 전자, 의료 산업 등에 널리 응용되고 있다. 특히, 정밀 가공이 필요한 제품의 생산에 응용되어 제작 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 생산 효율도 높일 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 3차원 프린팅 기술을 이용하여 성형제품의 모양에 따라 성형제품의 각 부위에 열을 균일하게 전달하도록 열전달 채널(400)과 성형공간(C)과의 거리를 유지할 수 있다.

또는, 성형제품의 특성에 따라 각 부위에 열이 다르게 전달될 필요가 있을 경우 열전달 채널(400)을 성형공간(C)과 필요한 거리만큼 이격되게 형성할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 금형은 베이스플레이트 제작단계(S100), 열전도층 형성단계(S200) 및 내마모층 형성단계(S300)를 포함한다.

도 5 및 도 6을 참조하여 보면, 베이스플레이트 제작단계(S100) 앞서 설명한 내용과 같이, 제1공간(A)이 형성된 베이스플레이트(100)를 제작하는 단계이다.

또한, 열전도층 형성단계(S200)는 제1공간(A)에 수용되고, 제2공간(B)이 형성되며, 열전도 채널(400)을 포함하는 열전도층(200)을 형성하는 단계이다.

내마모층 형성단계(S300)는 제2공간(B)에 수용되고, 성형공간(C)을 형성하며, 열전도 채널(400)의 열을 성형공간(C)에 전달할 수 있다.

즉, 열전도 채널(400)을 포함하는 열전도층(200)의 내부에는 제2공간(B)이 형성되며, 제2공간(B)의 내부에는 내마모층(300)이 형성될 수 있다.

내마모층(300)은 열전도층(200)의 내측면에 결합되고, 내부에 형성된 성형공간(C)은 개구 형성되어 성형재료가 주입될 수 있다.

한편, 내마모층(300)은 성형제품의 반복 제작에도 변형이 일어나지 않도록 내마모 성질이 우수한 재질로 형성될 수 있다. 또한, 열전도 채널(400)의 열을 성형제품에 전달할 수 있도록 열전도 성능이 좋은 재질로 형성될 수 있다.

앞서 설명한 내용과 같이 성형제품에 열이 균일하게 전달되도록 열전달 채널(400)은 유선형으로 형성될 수 있다.

따라서, 열전달 채널(400)을 3D프린팅으로 제작할 뿐만 아니라 열전도층(200) 및 내마모층(300) 중 적어도 하나를 3D프린팅으로 제작할 수 있다.

따라서, 성형제품에 맞춰 열전도층(200) 및 내마모층(300)을 개별 제작할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 금형 제작방법에서는 내마모층(400)을 가공하는 내마모층 가공단계(S300)를 더 포함할 수 있다.

즉, 내마모층(300)은 3D프린팅 기술로 제작된 후 성형제품의 형상에 따라 성형공간(C)을 향하는 내마모층(300)의 일면을 미세 가공할 수 있다.

예를 들어, 내마모층(300)의 표면이 균일하지 않거나, 또는 모서리 부분이 정확하게 경계를 이루지 않을 경우, 성형제품의 품질을 위하여 내마모층(300)을 가공할 필요가 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 금형 제작방법은 성형제품의 형상에 따라 열전도층(200)과 내마모층(300)을 다르게 형성할 수 있다.

즉, 앞서 설명한 내용과 같이, 열전도층(200) 및 내마모층(300)은 3D프린팅 기술로 제작될 수 있다. 따라서, 성형제품의 모양이 바뀔 경우 베이스플레이트(100)를 유지하고, 열전도층(200)과 내마모층(300)을 새로 제작할 수 있다.

이와 같이, 베이스플레이트(100)를 유지한 상태에서 베이스플레이트(100)의 내부에 수용되는 열전도층(200)과 내마모층(300)만 제작함으로써 금형 제작의 비용 및 시간을 줄일 수 있어 작업의 효율을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

10: 상금형
20: 하금형
50: 성형제품
50a: 성형공간
100: 베이스플레이트
200: 열전도층
300: 내마모층
400: 열전달 채널
A: 제1공간
B: 제2공간
C: 성형공간
S100: 베이스플레이트 제작단계
S200: 열전도층 형성단계
S250: 열전도 채널 형성단계
S300: 내마모층 형성단계
S400: 내마모층 가공단계

Claims (9)

1. 열전도 채널이 구비되는 금형에 있어서,
   제1공간이 형성된 베이스플레이트를 제작하는 베이스플레이트 제작단계; 및
   상기 제1공간에 수용되고, 성형공간을 형성하며, 상기 성형공간에 열을 전달하는 열전달 채널을 포함하는 열전도층을 형성하는 열전도층 형성단계;
   를 포함하는 균일한 열전도가 가능한 금형 제작방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 열전도층은 3D프린팅으로 제작되는 균일한 열전도가 가능한 금형 제작방법.
3. 열전도 채널이 구비되는 금형에 있어서,
   제1공간이 형성된 베이스플레이트를 제작하는 베이스플레이트 제작단계;
   상기 제1공간에 수용되고, 제2공간이 형성되며, 상기 열전도 채널을 포함하는 열전도층을 형성하는 열전도층 형성단계; 및
   상기 제2공간에 수용되고, 성형공간을 형성하며, 상기 열전도 채널의 열을 상기 성형공간에 전달하는 내마모층을 형성하는 내마모층 형성단계;
   를 포함하는 균일한 열전도가 가능한 금형 제작방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 열전도층 및 상기 내마모층 중 적어도 하나는 3D프린팅으로 제작되는 균일한 열전도가 가능한 금형 제작방법.
5. 제3항에 있어서,
   성형제품의 형상에 따라 상기 성형공간을 향하는 상기 내마모층의 일면을 가공하는 내마모층 가공단계를 더 포함하는 균일한 열전도가 가능한 금형 제작방법.
6. 제1공간이 형성된 베이스플레이트; 및
   상기 제1공간에 수용되고, 성형공간을 형성하며, 상기 성형공간에 열을 전달하는 열전달 채널을 포함하는 열전도층;을 포함하는 균일한 열전도가 가능한 금형.
7. 제6항에 있어서,
   성형제품의 형상에 따른 상기 열전도층이 상기 베이스플레이트에 수용되는 균일한 열전도가 가능한 금형.
8. 제1공간이 형성된 베이스플레이트;
   상기 제1공간에 수용되며, 제2공간을 형성하며, 상기 제2공간에 열을 전달하는 열전달 채널을 포함하는 열전도층; 및
   상기 제2공간에 수용되고, 성형공간을 형성하며, 상기 열전도 채널의 열을 상기 성형공간에 전달하는 내마모층;을 포함하는 균일한 열전도가 가능한 금형.
9. 제7항에 있어서,
   성형제품의 형상에 따른 상기 열전도층과 상기 내마모층이 상기 베이스플레이트에 수용되는 균일한 열전도가 가능한 금형.

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