KITECH 생산기술 전문지

최근 주조 산업은 제조 공정의 디지털 전환과 함께 CAE(Computer Aided Engineering)를 활용한 사전 검증의 중요성이 더욱 커지고 있다. 특히 복잡해지는 주물 형상과 정밀한 금형 설계를 최적화하기 위해서는 해석의 정확도뿐만 아니라, 실제 기하학적 형상을 시뮬레이션 모델로 얼마나 정확하게 구현하느냐가 제품 개발 경쟁력을 좌우하는 핵심 요소로 작용한다. 전통적인 주조 해석 방식에서 주로 사용되던 직교 격자(Cartesian Mesh) 기반의 Voxel 방식은 격자 생성이 빠르고 안정적이라는 장점이 있으나, 곡면이나 경사면을 표현할 때 계단 현상(Stair-case effect)이 발생하여 실제 형상과의 오차가 불가피하다는 한계가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 제안된 Cut-Cell Method는 직교 격자의 효율성을 유지하면서도 경계면을 격자 내부에서 절단하여 재구성함으로써 형상을 보다 정확하게 재현할 수 있는 기법이다. 본 연구에서는 국내 기술로 개발된 주조 전용 해석 소프트웨어 Z-Cast Pro에 Cut-Cell 알고리즘을 적용한 전후처리 기술을 소개한다. 또한 해당 기술의 메커니즘과 적용 효과를 통해 실제 주조 형상의 해석 정밀도 향상과 전후처리 효율 개선 사례를 기술한다.

키워드 Cut-Cell;Pre/Post Processor;Actual Shape;FDM;Element;Voxel