KR20170084384A

KR20170084384A - 3차원 냉각 유로를 갖는 금형 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20170084384A
Application number: KR1020160003074A
Authority: KR
Inventors: 이명헌; 안흥일; 김승원; 정찬규; 유승용
Original assignee: 인지컨트롤스 주식회사
Priority date: 2016-01-11
Filing date: 2016-01-11
Publication date: 2017-07-20

Abstract

본 발명은 에 관한 것으로, 상단에 매니폴더의 보강 리브를 형성하기 위한 성형부가 형성된 블록을 준비하는 준비단계와, 상기 블록의 하단에서 상기 성형부를 향해 천공하여 다수의 직선형 홀을 가공하는 직선형 홀 가공단계와, 상기 직선형 홀 가공단계를 통해 형성된 상기 직선형 홀과 인접한 또 다른 직선형 홀을 연결하기 위해 직선형 홀과 직교하는 방향에 해당하는 상기 블록의 일측면을 천공하여 직선형 홀과 또 다른 직선형 홀의 하부를 연통시키는 수평형 홀을 가공하는 제1수평형 홀 가공단계와, 상기 성형부의 하부에 위치한 직선형 홀과 또 다른 직선형 홀의 상부를 연통시키되 그 일부가 외부로 개방된 개방 홈을 형성하는 개방 홈 가공단계 및 상기 개방 홈을 3D 프린팅하여 외부로부터 폐쇄시킴과 동시에 직선형 홀과 또 다른 직선형 홀이 연통되는 3차원의 유로를 형성하는 3D 프린팅단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 냉각 유로를 갖는 금형의 제조방법이 개시된다.

Description

3차원 냉각 유로를 갖는 금형 및 그 제조방법{mold having a 3D cooling passage and Production method}

본 발명은 3차원 냉각 유로를 갖는 금형 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 슬라이딩 금형에 3차원 유로를 형성하여 슬라이딩 금형의 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 3D프린터를 이용한 3차원 냉각 유로를 갖는 금형 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 매니폴더(manifold)는 실린더의 공기 유도와 배기가스를 한 곳으로 모으기 위한 것으로, 흡기 매니폴더와 배기 매니폴더로 구분될 수 있으며, 흡기 매니폴더는 흡입되는 공기의 저항을 낮춰 각 실린더로 유도하는 역할을 하게 되며, 배기 매니폴더는 각 실린더에서 발생한 배기가스를 모아 배기 파이프로 배출하는 역할을 하게 된다.

즉, 차량의 엔진은 실린더의 행정에 의해 발생되는 실린더의 부압에 의해 외기를 흡기하거나 고압의 공기를 강제로 공급한다. 이때, 외기는 엔진의 헤드에 설치된 매니폴드를 통해 흡기한다. 이러한 매니폴드는 흡기되는 외기를 스월(swirl)시켜서 실린더에 공급한다. 따라서, 실린더에 분사되는 연료는 스월되는 외기에 의해 최적의 상태로 혼합된다.

이러한 차량의 엔진에 설치되는 매니폴더는 그 구조가 매우 복잡하기 때문에 주로 사출 가공에 의해 반제품의 상태로 제작된 후 조립된다. 이를 도 1에 의거하여 설명한다.

도 1은 매니폴더의 사출 가공을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 슬라이딩 금형을 나타낸 도면이다.

도면을 참조하여 설명하면, 매니폴더를 사출하는 금형은 도면에 도시된 바와 같이 상부 금형(10), 하부 금형(20), 슬라이딩 금형(30)으로 구성되며, 상부 금형(10)과 하부 금형(20)이 결합되었을 때 형성되는 캐비티에 용융된 재료가 주입되어 반제품 상태의 매니폴더(P)가 성형된다.

이때, 매니폴더(P)의 형상 일부분이 상부 금형(10) 또는 하부 금형(20)의 취출 방향과 다른 경우 슬라이딩 금형(30)을 적용하게 된다. 또한, 상기와 같이 슬라이딩 금형(30)에 의해 매니폴더(P)의 일부분이 성형될 매니폴더(P)의 강성을 증대시키기 위해 매니폴더(P)의 일부분에 다수의 보강 리브가 형성될 수 있다.

이를 위해 슬라이딩 금형(30)에 보강 리브를 형성하기 위한 성형부(32)가 형성되어 용융 재료가 슬라이딩 금형(30)의 성형부(32)에 주입되어 냉각됨으로써, 매니폴더(P)에 보강 리브가 형성된다.

이와 같이, 슬라이딩 금형(30)에 의해 매니폴더(P)의 일부분에 보강 리브가 형성되는 경우 보강 리브를 신속하게 냉각시키기 위해 도 2에 도시된 바와 같이 슬라이딩 금형(30)의 내부에 냉각 유로가 형성된다.

이렇게 슬라이딩 금형(30)에 형성되는 냉각 유로는 보강 리브를 형성시키는 성형부(32)와 반대되는 방향에서 드릴을 이용해 슬라이딩 금형(30)에 다수의 직선형 홀(34)을 절삭하게 된다.

이와 같이 슬라이딩 금형(30)에 다수의 직선형 홀(34)이 드릴에 의해 가공된 후에는 직선형 홀(34)과 인접한 또 다른 직선형 홀(34)을 연결하기 위해 직선형 홀(34)과 직교하는 방향에 해당하는 슬라이딩 금형의 일측면을 드릴을 이용해 절삭하여 직선형 홀(34)과 또 다른 직선형 홀(34)을 연통시키는 수평형 홀(36)을 형성하게 된다.

상기한 바와 같이, 드릴 가공에 의해 슬라이딩 금형(30)에 직선형 홀(34)을 형성하고, 직선형 홀(34)과 다른 직선형 홀(34)을 연통시키기 위해 직선형 홀(34)과 직교하는 방향으로 드릴 가공하여 수평형 홀(36)을 형성하여 냉각 유로를 형성하는 경우 드릴의 위치 선정에 정밀한 제어가 필요하게 되며, 드릴의 위치 선정에 오차가 발생하게 되는 경우 직선형 홀(34)과 다른 직선형 홀(34)이 연통되지 않지 않는 문제가 있다.

또한, 상기한 바와 같이 직선형 홀(34)과 직교하는 방향에 해당하는 슬라이딩 금형(30)의 일측면을 드릴 가공하여 수평형 홀(36)을 형성하게 됨으로써, 슬라이딩 금형(30)의 일측면에 형성된 수평형 홀(36)을 폐쇄하기 위한 별도의 마개를 슬라이딩 금형(30)의 일측면에 설치해야 하기 때문에 작업 공수가 증가할 뿐만 아니라 마개를 슬라이딩 금형(30)의 일측면에 수밀하게 설치하지 않는 경우 누수가 발생할 우려가 있다.

또한, 상기와 같은 드릴 가공에 의해 직선형 홀(34)을 연통시키는 경우 직선형 홀(34)의 배치가 제한적이기 때문에 슬라이딩 금형(30)의 냉각 효율에 제한이 발생하게 된다. 즉, 드릴 가공에 의해 직선형 홀(34)들을 연통시키기 위해서는 직선형 홀(34)들이 슬라이딩 금형(30) 내에 동일 선상에 위치되어야 하는 제약이 따르게 되며, 이러한 직선형 홀(34)의 배치에 따른 제약은 냉각취약부를 발생시키게 된다.

냉각취약부는 예를 들어 슬라이딩 금형(30)에 보강 리브를 형성하기 위한 성형부(32)의 하부가 될 수 있으며, 이러한 냉각취약부에 대한 냉각 효율을 증대시키기 위해서는 냉각 유로가 성형부(32)의 하부에서 3차원 유로를 형성하는 것이 바람직하지만 앞서 설명한 드릴 가공에 의해서는 상기한 유로를 형성할 수 없어 매니폴더(P)의 보강 리브를 형성하기 위한 성형부(32)의 신속한 냉각이 어려운 문제가 있다.

KR 10-2009-0116178 A (2009.11.11)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 차량의 엔진에 설치되는 매니폴더의 보강 리브를 형성하기 위한 슬라이딩 금형에 3차원 유로를 형성하여 슬라이딩 금형의 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 3차원 냉각 유로를 갖는 금형 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 상단에 매니폴더의 보강 리브를 형성하기 위한 성형부가 형성된 슬라이딩 금형과, 상기 슬라이딩 금형의 하면에서 슬라이딩 금형의 상단을 향해 형성되는 다수의 직선형 홀과, 상기 직선형 홀과 인접한 또 다른 직선형 홀을 연통시키는 수평형 홀과, 상기 성형부의 하부에 위치한 직선형 홀의 상부와 또 다른 직선형 홀의 상부를 연통시키는 3차원 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 냉각 유로를 갖는 금형에 의해 달성된다.

여기서, 상기 3차원 유로는 상기 성형부의 하부에서 직선, 지그재그, 곡선, 절곡 중 적어도 어느 하나의 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 3차원 유로는 그 내부에 상기 직선형 홀과 또 다른 직선형 홀을 연통시키는 삽입관이 마련되는 것이 바람직하다.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 기술적 사상으로는, 상단에 매니폴더의 보강 리브를 형성하기 위한 성형부가 형성된 블록을 준비하는 준비단계와, 상기 블록의 하단에서 상기 성형부를 향해 천공하여 다수의 직선형 홀을 가공하는 직선형 홀 가공단계와, 상기 직선형 홀 가공단계를 통해 형성된 상기 직선형 홀과 인접한 또 다른 직선형 홀을 연결하기 위해 직선형 홀과 직교하는 방향에 해당하는 상기 블록의 일측면을 천공하여 직선형 홀과 또 다른 직선형 홀의 하부를 연통시키는 수평형 홀을 가공하는 제1수평형 홀 가공단계와, 상기 성형부의 하부에 위치한 직선형 홀과 또 다른 직선형 홀의 상부를 연통시키되 그 일부가 외부로 개방된 개방 홈을 형성하는 개방 홈 가공단계 및 상기 개방 홈을 3D 프린팅하여 외부로부터 폐쇄시킴과 동시에 직선형 홀과 또 다른 직선형 홀이 연통되는 3차원의 유로를 형성하는 3D 프린팅단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 냉각 유로를 갖는 금형의 제조방법에 의해 달성된다.

여기서, 상기 3D 프린팅단계는 상기 블록과 동일한 재질의 용융 재료를 상기 개방 홈에 적층시켜 3차원 유로를 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 3D 프린팅단계는 상기 용융 재료를 분사하는 분사 노즐이 3차원 좌표로 이동하며 상기 개방 홈을 적층시켜 3차원 유로를 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 3D 프린팅단계는 상기 블록을 고정하는 고정대가 상기 용융 재료를 분사하는 분사 노즐을 중심으로 3차원 좌표로 이동하며 상기 개방 홈을 적층시켜 3차원 유로를 형성하는 것이 바람직하다.

상기 개방 홈 가공단계 후 상기 성형부의 하부에 위치한 상기 개방 홈에 상기 직선형 홀과 또 다른 직선형 홀을 연통시키는 삽입관을 장착하는 삽입관 장착단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 3차원 냉각 유로를 갖는 금형 및 그 제조방법에 의하면, 슬라이딩 금형에 형성된 성형부의 하부에 3차원 유로가 근접하여 형성되어, 성형부에 대한 냉각 효율이 향상됨으로써 매니폴터의 사출 성형이 완료된 후 매니폴더를 금형으로부터 취출할 때 온도 편차를 최소화시켜 매니폴더의 보강 리브가 수축되거나 기포가 발생하는 것을 방지하여 고품질의 제품을 생산할 수 있다.

도 1은 매니폴더의 사출 가공을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 슬라이딩 금형을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 3차원 냉각 유로를 갖는 금형을 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 3차원 냉각 유로를 갖는 금형 중 냉각 유로의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 3차원 냉각 유로를 갖는 금형의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명에 따른 3차원 냉각 유로를 갖는 금형의 제조방법 중 개방 홈에 적층되는 용융 재료를 분해하여 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 3차원 냉각 유로를 갖는 금형의 제조방법의 다른 실시예를 나타낸 순서도이다.
도 9는 본 발명에 따른 3차원 냉각 유로를 갖는 금형의 제조방법의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

즉, 아래에서 언급되는 3차원 유로라 함은 유로의 축선이 동일한 평면에 위치하지 않고 X,Y,Z축으로 절곡된 형태를 갖고 냉각수의 흐름을 안내하는 유로를 의미한다. 따라서, 이후 설명되는 3차원 유로는 앞서 정의한 형태를 갖는 것으로 해석되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 3차원 냉각 유로를 갖는 금형을 나타낸 도면이다. 도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 3차원 냉각 유로를 갖는 금형은, 상단에 매니폴더의 보강 리브를 형성하기 위한 성형부(101)가 형성된 슬라이딩 금형(100)과, 상기 슬라이딩 금형(100)의 하면에서 슬라이딩 금형(100)의 상단을 향해 형성되는 다수의 직선형 홀(110)과, 상기 직선형 홀(110)과 인접한 또 다른 직선형 홀을 연통시키는 수평형 홀(120)과, 상기 성형부(101)의 하부에 위치한 직선형 홀(110)의 상부와 또 다른 직선형 홀의 상부를 연통시키는 3차원 유로(130)로 구성된다.

부연하자면, 슬라이딩 금형(100)은 매니폴더를 성형하기 위한 상부 금형과 하부 금형에 설치되는 것으로 매니폴더의 형상 일부분이 상부 금형 또는 하부 금형의 취출 방향과 다른 경우 슬라이딩 금형이 상부 금형 또는 하부 금형에 설치된다.

이때, 슬라이딩 금형(100)은 앞서 설명한 바와 같이 매니폴더의 형상 일부분을 성형하기 위한 성형부(101)가 마련된다. 예를 들어, 슬라이딩 금형(100)에 형성되는 성형부(101)는 매니폴더의 강성을 증대시키기 위해 매니폴더의 일부분에 형성되는 다수의 보강 리브를 성형하기 위한 구조로 이루어질 수 있다.

이와 같이 성형부(101)에 의해 매니폴더에 보강 리브가 성형될 때 보강 리브의 신속한 냉각을 위해 슬라이딩 금형(100)의 내부에는 냉각수가 흐를 수 있게 냉각 유로가 형성된다.

이러한 냉각 유로는 슬라이딩 금형(100)의 하면에서 슬라이딩 금형의 상단을 향해 형성되는 다수의 직선형 홀(110)과 상기 직선형 홀(110)과 인접한 또 다른 직선형 홀(110)을 연통시키는 수평형 홀(120)로 구성되어 수평형 홀(120)을 통해 공급된 냉각수는 다수의 직선형 홀(110)로 흘러 슬라이딩 금형(100)과 열교환하여 매니폴더에 성형된 보강 리브를 신속하게 냉각시키게 된다.

특히, 본 발명에 따른 슬라이딩 금형(100)은 보강 리브를 성형하게 되는 성형부(101)를 신속하게 냉각시키기 위한 3차원 유로(130)가 마련된다. 이러한 3차원 유로(130)는 성형부(101)의 하부에 위치한 직선형 홀(110)의 상부와 또 다른 직선형 홀의 상부를 연통시켜 그 유로가 성형부(101)의 하부에 위치하도록 함으로써 성형부(101)에 대한 냉각 효율을 향상시키게 된다.

이러한 3차원 유로(130)는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 다양한 형태로 실시될 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 3차원 유로(130)는 성형부(101)의 하부에 근접한 직선형 홀(110)을 수평하게 연통시켜 성형부(101)에 대한 3차원 유로(130)의 근접성을 최대화시키게 된다.

또한, 도 4에 도시된 3차원 유로(130)는 성형부(101)의 형태에 부합하게 3차원 유로(130)를 형성하여 균일한 냉각 면적을 갖게 된다. 또한, 도 5의 (A)에 도시된 바와 같이 3차원 유로(130)는 지그재그의 형태로 형성되어 성형부(101)의 하부에 3차원 유로(130)가 차지하는 면적을 최대화시켜 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 도 5의 (B)에 도시된 바와 같이 3차원 유로(130)는 곡선의 형태로 형성되어 3차원 유로(130)로 관로하는 냉각수의 흐름을 신속하게 하여 냉각수와 슬라이딩 금형(100) 간의 열교환이 신속하게 이루어져 이로부터 성형부(101)를 신속하게 냉각시킬 수 있다.

또한, 도 5의 (C)에 도시된 바와 같이 3차원 유로(130)는 절곡의 형태로 형성되어 성형부(101)의 하부에 위치한 직선형 홀(110)들의 축선이 동일한 평면 상에 위치하지 않더라도 직선형 홀(110)과 또 다른 직선형 홀이 서로 연결되어 성형부(101)에 대한 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

상기한 바와 같이 슬라이딩 금형(100)에 형성된 성형부(101)의 하부에 3차원 유로(130)가 형성되면, 성형부(101)가 3차원 유로(130)를 관로하는 냉각수에 의해 신속하게 냉각되고, 따라서, 매니폴더의 보강 리브를 신속하게 냉각시킬 수 있어 슬라이딩 금형의 냉각 효율을 향상된다.

이와 같이, 슬라이딩 금형(100)에 형성된 성형부(101)의 하부에 3차원 유로(130)가 근접하여 형성되면, 성형부(101)에 대한 냉각 효율이 향상되어 매니폴터의 사출 성형이 완료된 후 매니폴더를 금형으로부터 취출할 때 온도 편차를 최소화시켜 매니폴더의 보강 리브가 수축되거나 기포가 발생하는 것을 방지하여 고품질의 제품을 생산할 수 있다.

한편, 상기와 같은 구조를 갖는 슬라이딩 금형은 준비단계, 직선형 홀 가공단계, 제1수평형 홀 가공단계, 개방 홈 가공단계. 3D 프린팅단계에 의해 제조된다. 이를 도 6 및 도 7에 의거하여 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 3차원 냉각 유로를 갖는 금형의 제조방법을 나타낸 순서도이고, 도 7은 본 발명에 따른 3차원 냉각 유로를 갖는 금형의 제조방법 중 개방 홈에 적층되는 용융 재료를 분해하여 나타낸 도면이다.

도면을 참조하여 설명하면, 준비단계(S110)는 상단에 매니폴더의 보강 리브를 형성하기 위한 성형부(101)가 형성된 블록을 준비하게 된다. 이때, 블록은 척과 같은 고정대에 고정되는데 고정대는 X,Y,Z축 및 회전되는 구조로 이루어져 고정대에 물린 블록이 고정대의 동작에 따라 다양한 위치로 변경될 수 있다.

상기와 같이 준비단계(S110) 후에는 직선형 홀 가공단계(S120)가 실시되는데, 직선형 홀 가공단계(S120)는 블록의 하단에서 상기 성형부(101)를 향해 다수의 직선형 홀이 천공되도록 드릴가공하게 된다.

이와 같은 직선형 홀 가공단계(S120)는 드릴 가공 후 직선형 홀(110)의 표면이 매끈한 표면을 갖도록 하여 냉각수가 관로할 때 저항이 발생하지 않도록 보링 가공이 추가적으로 실시될 수 있다.

한편, 직선형 홀 가공단계(S120)가 완료된 후에는 제1수평형 홀 가공단계(S130)가 실시되는데, 제1수평형 홀 가공단계(S130)는 직선형 홀 가공단계(S120)를 통해 형성된 직선형 홀(110)과 인접한 또 다른 직선형 홀(110)을 연결하기 위해 직선형 홀(110)과 직교하는 방향에 해당하는 상기 블록의 일측면을 천공하여 직선형 홀(110)과 또 다른 직선형 홀의 하부를 연통시키는 수평형 홀(120)을 드릴가공하게 된다.

이때, 제1수평형 홀 가공단계(S130)는 수평형 홀(120)을 1차적으로 가공하여 형성할 수 있지만 경우에 따라서는 수평형 홀 가공 후에 그 위치를 달리하여 또 다른 수평형 홀을 가공하는 제2수평형 홀 가공단계가 추가적으로 실시될 수 있다.

한편, 개방 홈 가공단계(S140)는 성형부(101)의 하부에 위치한 직선형 홀(110)과 또 다른 직선형 홀의 상부를 연통시키되 그 일부가 외부로 개방된 개방 홈(102)을 형성하기 위한 것으로, CNC공작기계 등에 의해 개방 홈(102)이 가공된다.

그리고, 개방 홈 가공단계(S140) 후에는 3D 프린팅단계(S150)가 실시되는데, 3D 프린팅단계(S150)는 개방 홈(102)을 3D 프린팅하여 외부로부터 폐쇄시킴과 동시에 직선형 홀(110)과 또 다른 직선형 홀이 연통되는 3차원의 유로(130)를 형성하게 된다.

이러한 3D 프린팅단계(S150)는 3D 프린터의 분사 노즐(미도시)이 개방 홈(102) 내에 위치한 상태에서 용융된 재료를 토출시켜 3차원 유로(130)를 형성하게 된다. 이때, 3D 프린터의 분사 노즐에서 토출되는 용융 재료는 블록과 동일한 재질을 사용하게 됨으로써, 3D 프린터에서 토출된 용융 재료가 개방 홈(102)에 적층되어 일체화되어 개방 홈(102)에 3D 프린팅 된 부분(성형부, 200)이 탈락되는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이, 블록과 동일한 재질의 용융 재료를 토출하여 적층하면서 3차원 유로(130)를 형성하게 되는 3D 프린터는 분사 노즐은 3차원 좌표로 이동하며 개방 홈(102)을 적층시켜 3차원 유로(130)를 형성할 수 있지만 경우에 따라서는 3D 프린터의 분사 노즐이 고정되고 블록을 고정하는 고정대가 3차원 좌표로 이동하며 개방 홈(102)을 적층시켜 3차원 유로(130)를 형성할 수도 있다.

그리고, 상기와 같이 3D 프린팅단계(S150)가 완료된 후에는 3D 프린팅된 부분의 표면을 다듬어 매끈하게 하는 후처리 가공단계(S160)가 실시된다.

상기와 같은 제조방법에 의하면, 슬라이딩 금형(100)에 형성된 성형부(101)의 하부에 성형부(101)에 부합하는 3차원 유로(130)를 형성할 수 있어 슬라이딩 금형의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명은 앞서 설명한 실시예로 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.

예를 들어, 3D 프린팅단계(S150)는 개방 홈(102)을 3D 프린팅하여 외부로부터 폐쇄시킴과 동시에 직선형 홀(110)과 또 다른 직선형 홀이 연통되는 3차원의 유로(130)를 형성할 수 있지만 경우에 따라서는 준비단계(S110)에서 블록의 상단에 성형부(101)의 일부가 마련되고, 3D 프린팅단계에서 성형부(101)의 나머지 부분을 3D 프린터가 성형하여 완전한 형태의 성형부가 마련될 수도 있을 것이다.

또한, 경우에 따라서는 3차원 유로(130)에 삽입관이 장착될 수도 있다. 이를 도 8 및 도 9에 의거하여 설명한다.

도 8은 본 발명에 따른 3차원 냉각 유로를 갖는 금형의 제조방법의 다른 실시예를 나타낸 순서도이고, 도 9는 본 발명에 따른 3차원 냉각 유로를 갖는 금형의 제조방법의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 3차원 유로(130)에 삽입관(140)을 장착하기 위해 개방 홈 가공단계(S140) 후 삽입관 장착단계(S145)가 실시된다. 삽입관 장착단계(S145)는 성형부(101)의 하부에 위치한 개방 홈(102)에 삽입관(140)을 장착하여 직선형 홀과 또 다른 직선형 홀을 연통시키게 된다. 이때, 3차원 유로(130) 상에 장착되는 삽입관(140)은 선단과 기단이 연통되며 그 내경이 일정한 직경을 갖고 매끈하게 형성된 중공 관으로 이루어진다.

그리고, 개방 홈(102)에 삽입관(140)을 장착하는 삽입관 장착단계(S145)가 수행된 후 3D 프린팅단계(S150)가 실시되어 개방 홈(102) 내부에 위치한 삽입관(140)이 3D 프린터의 프린팅에 의해 형성되는 성형부(200)에 매립된다.

이와 같이 개방 홈(102) 내부서 직선형 홀과 다른 직선형 홀을 연통시키는 삽입관(140)이 마련됨으로써, 직선형 홀을 따라 흐르는 냉각수가 삽입관(140)을 통해 또 다른 직선형 홀로 안내된다. 이때, 삽입관(140)의 내부는 일정한 직경을 갖기 때문에 냉각수의 유속에 저항이 발생하지 않아 냉각수가 원활하게 흐르게 되고, 따라서 성형부(101)에 대한 냉각 효율이 향상된다.

100 : 슬라이딩 금형 101 : 성형부
102 : 개방 홈 110 : 직선형 홀
120 : 수평형 홀 130 : 3차원 유로
140 : 삽입관

Claims

상단에 매니폴더의 보강 리브를 형성하기 위한 성형부가 형성된 슬라이딩 금형;
상기 슬라이딩 금형의 하면에서 슬라이딩 금형의 상단을 향해 형성되는 다수의 직선형 홀;
상기 직선형 홀과 인접한 또 다른 직선형 홀을 연통시키는 수평형 홀;
상기 성형부의 하부에 위치한 직선형 홀의 상부와 또 다른 직선형 홀의 상부를 연통시키는 3차원 유로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 냉각 유로를 갖는 금형.
청구항 1에 있어서,
상기 3차원 유로는
상기 성형부의 하부에서 직선, 지그재그, 곡선, 절곡 중 적어도 어느 하나의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 3차원 냉각 유로를 갖는 금형.
상단에 매니폴더의 보강 리브를 형성하기 위한 성형부가 형성된 블록을 준비하는 준비단계;
상기 블록의 하단에서 상기 성형부를 향해 천공하여 다수의 직선형 홀을 가공하는 직선형 홀 가공단계;
상기 직선형 홀 가공단계를 통해 형성된 상기 직선형 홀과 인접한 또 다른 직선형 홀을 연결하기 위해 직선형 홀과 직교하는 방향에 해당하는 상기 블록의 일측면을 천공하여 직선형 홀과 또 다른 직선형 홀의 하부를 연통시키는 수평형 홀을 가공하는 제1수평형 홀 가공단계;
상기 성형부의 하부에 위치한 직선형 홀과 또 다른 직선형 홀의 상부를 연통시키되 그 일부가 외부로 개방된 개방 홈을 형성하는 개방 홈 가공단계; 및
상기 개방 홈을 3D 프린팅하여 외부로부터 폐쇄시킴과 동시에 직선형 홀과 또 다른 직선형 홀이 연통되는 3차원의 유로를 형성하는 3D 프린팅단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 냉각 유로를 갖는 금형의 제조방법.
청구항 3에 있어서,
상기 3D 프린팅단계는
상기 블록과 동일한 재질의 용융 재료를 상기 개방 홈에 적층시켜 3차원 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 3차원 냉각 유로를 갖는 금형의 제조방법.
청구항 3에 있어서,
상기 3D 프린팅단계는
상기 용융 재료를 분사하는 분사 노즐이 3차원 좌표로 이동하며 상기 개방 홈을 적층시켜 3차원 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 3차원 냉각 유로를 갖는 금형의 제조방법.
청구항 3에 있어서,
상기 3D 프린팅단계는
상기 블록을 고정하는 고정대가 상기 용융 재료를 분사하는 분사 노즐을 중심으로 3차원 좌표로 이동하며 상기 개방 홈을 적층시켜 3차원 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 3차원 냉각 유로를 갖는 금형의 제조방법.