고성능 엔지니어링 폴리머의 유변학 및 가공

첨단 엔지니어링 분야에서 고성능 폴리머에 대한 수요가 증가하고 있지만, 복잡한 유변학적 거동과 통합된 실험-시뮬레이션 프레임워크의 부재로 인해 가공 거동 예측이 어렵습니다. 본 연구는 항공기 베어링용 PEEK(Polyether Ether Ketone)의 가공 능력을 평가하기 위해 포괄적인 유변학적 특성 분석, 다중 모델 피팅, 사출 성형 시뮬레이션 및 다중 물리 유한 요소 해석(FEA)을 결합한 새로운 통합 실험-계산 방법론을 제시합니다. 기존의 개별적인 접근 방식과 달리, 본 프레임워크는 재료-공정-성능 간의 연계 관계를 확립합니다. PEEK의 높은 용융 온도(343°C), 분해 온도(575°C), 인장 강도(95 MPa)를 체계적으로 특성화하고, Carreau-Yasuda 모델이 비선형 유동 거동을 R²=0.97로 정확하게 예측함을 입증했습니다. 또한, CAD 기반 사출 성형 시뮬레이션으로 균일한 유동 분포와 최적화된 압력 프로파일을 확인했습니다. 열-기계적 FEA를 통해 열팽창과 구조적 응력 분석을 결합하여 작동 조건에서의 베어링 무결성을 평가했습니다. 실험 유변학과 다중 물리 시뮬레이션의 원활한 통합은 낮은 RMSE(응력 0.6854 MPa, 변형 0.003220 mm)와 높은 상관 계수(R²=0.97)로 검증되었습니다. 이 연구는 균일한 유동 분포, 안정적인 구조 성능 및 신뢰할 수 있는 열-기계적 응답을 확인하여 고성능 항공우주 부품에 PEEK가 적합함을 입증했습니다. 본 연구는 고성능 폴리머의 가공 및 성능 예측을 위한 포괄적이고 통합적인 방법론을 제시합니다.