자동차에 사용되는 비금속 재료에는 플라스틱, 고무, 접착 실런트, 마찰재, 직물, 유리 및 기타 재료가 포함됩니다. 이러한 재료는 석유화학, 경공업, 섬유 및 건축 자재와 같은 다양한 산업 분야와 관련이 있습니다. 따라서 자동차에 비금속 재료를 사용하는 것은 다양한 산업 분야의 활용을 반영하는 것입니다.경제적, 기술적 강점을 결합했을 뿐만 아니라 관련 산업 분야에서 광범위한 기술 개발 및 응용 역량도 포괄합니다.
현재, 유리 섬유 고무자동차에 적용되는 강제 복합 재료에는 유리 섬유 강화 열가소성 수지(QFRTP), 유리 섬유 매트 강화 열가소성 수지(GMT), 시트 성형 화합물(SMC), 수지 전달 성형 재료(RTM) 및 수작업으로 제작된 FRP 제품이 포함됩니다.
주요 유리 섬유 보강재현재 자동차에 사용되는 플라스틱은 유리 섬유 강화 폴리프로필렌(PP), 유리 섬유 강화 폴리아미드 66(PA66) 또는 PA6이며, 그보다 적게는 PBT 및 PPO 소재가 사용됩니다.
강화 PP(폴리프로필렌) 제품은 높은 강성과 인성을 가지며, 기계적 특성을 수 배, 심지어 여러 배까지 향상시킬 수 있습니다. 강화 PP는 다양한 분야에 사용됩니다.예를 들어 어린이용 등받이가 높은 의자나 사무용 의자와 같은 사무용 가구에 사용되며, 냉장고나 에어컨과 같은 냉동 장비 내의 축류 팬과 원심 팬에도 사용됩니다.
강화 폴리아미드(PA) 소재는 이미 승용차와 상용차 모두에서 주로 소형 기능 부품 제조에 사용되고 있습니다. 예를 들어 잠금 장치 보호 커버, 보험용 쐐기, 내장 너트, 가속 페달, 기어 변속 가드 및 개폐 손잡이 등이 있습니다. 부품 제조업체가 선택한 소재가 불안정한 경우품질 문제, 제조 공정의 부적절함 또는 재료의 적절한 건조 부족은 제품의 약한 부분에서 파손을 초래할 수 있습니다.
자동자동차 산업에서 경량화 및 친환경 소재에 대한 수요가 증가함에 따라, 해외 자동차 산업계는 구조 부품에 GMT(유리 매트 열가소성 수지) 소재를 사용하는 추세가 늘고 있습니다. 이는 GMT가 뛰어난 인성, 짧은 성형 주기, 높은 생산 효율, 낮은 가공 비용, 그리고 무공해성이라는 장점을 지니고 있어 21세기의 핵심 소재로 주목받고 있기 때문입니다. GMT는 주로 승용차의 다기능 브래킷, 대시보드 브래킷, 시트 프레임, 엔진 가드, 배터리 브래킷 등의 생산에 사용됩니다. 예를 들어, 현재 FAW-폭스바겐에서 생산하는 아우디 A6와 A4에도 GMT 소재가 사용되고 있지만, 아직 국산 생산은 이루어지지 않고 있습니다.
자동차의 전반적인 품질을 향상시켜 국제적인 선진 수준에 도달하고, 이를 달성하기 위해경량화, 진동 감소, 소음 감소를 위해 국내 여러 기관에서 GMT 소재의 생산 및 제품 성형 공정에 대한 연구를 진행해 왔습니다. 이들 기관은 GMT 소재의 대량 생산 능력을 갖추고 있으며, 장쑤성 장인에 연간 3,000톤 규모의 GMT 소재 생산 라인을 구축했습니다. 국내 자동차 제조업체들도 일부 모델 설계에 GMT 소재를 적용하고 있으며, 시범 생산에 돌입했습니다.
시트 성형 복합재(SMC)는 중요한 유리 섬유 강화 열경화성 플라스틱입니다. 우수한 성능, 대규모 생산 능력, 그리고 A급 표면 품질 구현 능력 덕분에 자동차 산업에 널리 사용되어 왔습니다. 현재, SMC의 응용 분야는 더욱 확대되고 있습니다.자동차 산업에서 수입 SMC 소재가 새로운 발전을 이루고 있습니다. 자동차에서 SMC는 주로 차체 패널에 사용되며, 전체 사용량의 70%를 차지합니다. 특히 구조 부품과 변속기 부품 분야에서 사용량이 빠르게 증가하고 있습니다. 향후 5년간 자동차 산업에서 SMC 사용량은 22%에서 71%까지 증가할 것으로 예상되며, 다른 산업 분야에서는 13%에서 35%까지 증가할 것으로 전망됩니다.
신청 상태s 및 개발 동향
1. 고함량 유리섬유 강화 시트 성형 복합재(SMC)는 자동차 구조 부품에 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 이는 포드의 두 모델(E)의 구조 부품에 처음으로 적용되었습니다.1995년 Xplorer와 Ranger에 처음 적용된 바 있다. 다기능성 덕분에 구조 설계 측면에서 이점이 많다고 널리 인정받으며, 자동차 대시보드, 스티어링 시스템, 라디에이터 시스템, 전자 장치 시스템 등에 폭넓게 사용되고 있다.
미국 회사인 Budd에서 성형한 상단 및 하단 브래킷은 불포화 폴리에스터에 40%의 유리 섬유를 함유한 복합 재료를 사용합니다. 이 두 부분으로 구성된 전면 구조는 사용자의 요구 사항을 충족하며, 하단 캐빈의 전면부가 앞으로 돌출되어 있습니다. 상단 브래킷은...상단 브래킷은 전면 캐노피와 차체 전면 구조에 고정되며, 하단 브래킷은 냉각 시스템과 연동하여 작동합니다. 이 두 브래킷은 서로 연결되어 차량 캐노피 및 차체 구조와 협력하여 전면부를 안정화합니다.
2. 저밀도 시트 성형 복합재(SMC) 재료의 응용: 저밀도 SMC는 비중이 낮습니다.비중이 1.3인 SMC는 실제 적용 및 테스트 결과, 비중이 1.9인 표준 SMC보다 30% 가벼운 것으로 나타났습니다. 이 저밀도 SMC를 사용하면 강철로 만든 유사 부품에 비해 부품 무게를 약 45% 줄일 수 있습니다. 미국 제너럴 모터스(GM)의 1999년형 콜벳의 모든 내부 패널과 새로운 루프 인테리어는 저밀도 SMC로 제작되었습니다. 또한, 저밀도 SMC는 자동차 도어, 엔진 후드, 트렁크 덮개에도 사용됩니다.
3. 앞서 언급한 새로운 용도 외에도 자동차 분야에서 SMC의 다른 응용 분야로는 다양한 부품 생산 등이 있습니다.SMC는 차량의 다른 부품에도 사용됩니다. 여기에는 운전석 문, 팽창식 지붕, 범퍼 골격, 화물칸 문, 햇빛 가리개, 차체 패널, 지붕 배수관, 차고 측면 스트립, 트럭 적재함 등이 포함되며, 그중에서도 외장 차체 패널에 가장 많이 사용됩니다. 국내 적용 현황을 살펴보면, 중국에 승용차 생산 기술이 도입되면서 SMC는 승용차에 처음 적용되었으며, 주로 예비 타이어 보관함과 범퍼 골격에 사용되었습니다. 현재는 상용차에도 적용되어 스트럿 룸 커버 플레이트, 팽창 탱크, 라인 스피드 클램프, 대형/소형 칸막이, 공기 흡입구 덮개 어셈블리 등 다양한 부품에 사용되고 있습니다.
GFRP 복합재료자동차 판스프링
수지 이송 성형(RTM) 방식은 유리 섬유가 들어 있는 밀폐된 금형에 수지를 압착한 후 상온 또는 열을 가해 경화시키는 방식입니다. 판금 성형 방식과 비교하면...고체 용융 합금(SMC) 방식과 비교했을 때, RTM(반응형 용융 성형) 방식은 생산 설비가 간단하고 금형 비용이 저렴하며 제품의 물리적 특성이 우수하다는 장점이 있지만, 중소 규모 생산에만 적합합니다. 현재 해외에서는 RTM 방식을 이용한 자동차 부품 생산이 차체 전체에 걸쳐 확대되고 있습니다. 반면, 중국 국내에서는 자동차 부품 제조를 위한 RTM 성형 기술이 아직 개발 및 연구 단계에 머물러 있으며, 원료의 기계적 특성, 경화 시간, 완제품 규격 등에서 해외 유사 제품의 생산 수준에 도달하기 위해 노력하고 있습니다. 국내에서 RTM 방식을 이용하여 개발 및 연구 중인 자동차 부품으로는 푸캉(Fukang) 자동차용 앞유리, 뒷문, 디퓨저, 루프, 범퍼, 뒷문 리프팅 등이 있습니다.
하지만 RTM 프로세스를 자동차에 보다 빠르고 효과적으로 적용하는 방법은 무엇일까요?자동차 산업에서는 제품 구조에 사용되는 재료의 특성, 재료 성능 수준, 평가 기준, 그리고 A급 표면 품질 달성 등이 중요한 관심사입니다. 이러한 요소들은 자동차 부품 제조에 RTM(Residual Tomography) 공법을 널리 도입하기 위한 필수 조건이기도 합니다.
FRP를 사용하는 이유는 무엇일까요?
자동차 제조업체의 관점에서 볼 때, FRP(섬유 강화 플라스틱)는 다른 소재에 비해 다음과 같은 장점을 지닙니다.SMC/BMC(시트 몰딩 컴파운드/벌크 몰딩 컴파운드)를 예로 들면, er 소재는 매우 매력적인 대체 소재입니다.
* 무게 절감
* 구성 요소 통합
* 설계 유연성
* 상당히 낮은 투자
* 안테나 시스템 통합을 용이하게 합니다
* 치수 안정성 (강철과 유사한 낮은 선형 열팽창 계수)
고온 조건에서도 우수한 기계적 성능을 유지합니다.
전자도장(E-코팅)과 호환 가능
트럭 운전사들은 공기 저항, 즉 항력이 항상 중요한 요소라는 것을 잘 알고 있습니다.트럭에게는 적과 같은 존재입니다. 트럭의 넓은 전면 면적, 높은 차체, 그리고 사각형 모양의 트레일러는 특히 공기 저항에 취약하게 만듭니다.
이에 대응하기 위해공기 저항은 필연적으로 엔진 부하를 증가시키며, 속도가 빠를수록 저항은 더욱 커집니다. 공기 저항으로 인한 부하 증가는 연료 소비량 증가로 이어집니다. 트럭의 공기 저항을 줄여 연료 소비량을 낮추기 위해 엔지니어들은 고심해 왔습니다. 운전석의 공기역학적 설계를 채택하는 것 외에도, 차체와 트레일러 후면부의 공기 저항을 줄이기 위한 다양한 장치들이 추가되었습니다. 트럭의 공기 저항을 줄이기 위해 설계된 이러한 장치들은 무엇일까요?
루프/사이드 디플렉터
지붕 및 측면 디플렉터는 주로 바람이 사각형 모양의 화물칸에 직접 부딪히는 것을 방지하고, 대부분의 공기가 트레일러 앞부분에 직접 부딪히는 대신 트레일러의 위쪽과 측면으로 부드럽게 흐르도록 유도하는 역할을 합니다.이는 상당한 저항을 유발합니다. 적절한 각도와 높이로 조정된 디플렉터를 사용하면 트레일러로 인한 저항을 크게 줄일 수 있습니다.
자동차 사이드 스커트
차량의 사이드 스커트는 차체 측면을 매끄럽게 다듬어 차체와 완벽하게 통합하는 역할을 합니다. 또한 측면에 장착된 연료 탱크와 같은 부분을 덮어 공기 저항을 줄여주므로, 난류 발생 없이 원활한 공기 흐름을 만들어냅니다.
낮은 위치에 있는 범프r
아래쪽으로 돌출된 범퍼는 차량 하부로 유입되는 공기 흐름을 줄여 차체와 타이어 사이의 마찰로 인한 저항을 감소시키는 데 도움을 줍니다.또한, 가이드 홀이 있는 일부 범퍼는 공기 저항을 줄일 뿐만 아니라 브레이크 드럼이나 브레이크 디스크 쪽으로 공기 흐름을 유도하여 차량의 제동 시스템 냉각을 돕습니다.
화물칸 측면 디플렉터
화물칸 측면의 공기역학적 편향판은 바퀴의 일부를 덮어 화물칸과 지면 사이의 거리를 줄여줍니다. 이러한 설계는 차량 하부 측면에서 유입되는 공기 흐름을 감소시킵니다. 바퀴의 일부를 덮기 때문에 이러한 편향판은 공기 흐름을 효과적으로 분산시킵니다.또한 이러한 요소들은 타이어와 공기 사이의 상호 작용으로 인해 발생하는 난류를 줄여줍니다.
리어 디플렉터
방해를 위해 설계되었습니다후방의 공기 소용돌이로 인해 공기 흐름이 원활해져 공기역학적 저항이 감소합니다.
그렇다면 트럭의 디플렉터와 커버를 만드는 데는 어떤 재료가 사용될까요? 제가 알아본 바로는 경쟁이 치열한 시장에서 유리섬유(유리 강화 플라스틱 또는 GRP라고도 함)가 가볍고 강도가 높으며 내식성이 뛰어나다는 장점 때문에 선호되는 것 같습니다.신뢰성을 비롯한 여러 속성.
유리섬유는 유리섬유 및 그 제품(유리섬유 직물, 매트, 실 등)을 보강재로 사용하고 합성 수지를 기지재로 사용하는 복합 재료입니다.
유리섬유 디플렉터/커버
유럽은 1955년 STM-II 모델 차체에 시험 적용하면서 자동차에 유리섬유를 사용하기 시작했습니다. 1970년 일본은 자동차 휠 장식 커버 제작에 유리섬유를 사용했고, 1971년 스즈키는 엔진 커버와 펜더를 유리섬유로 만들었습니다. 영국은 1950년대에 기존의 철-목재 복합 소재 캐빈(예: 포뮬러 2)을 유리섬유로 교체하기 시작했습니다.d S21과 삼륜차는 당시 차량에 완전히 새롭고 덜 경직된 스타일을 가져왔습니다.
중국 국내에서는 일부 m제조업체들은 유리섬유 차체 개발에 광범위한 노력을 기울여 왔습니다. 예를 들어, FAW는 유리섬유 엔진 커버와 평평한 앞부분을 가진 플립탑 캡을 비교적 일찍 성공적으로 개발했습니다. 현재 중국에서는 중형 및 대형 트럭에 유리섬유 제품이 널리 사용되고 있으며, 여기에는 긴 앞부분을 가진 엔진 커버도 포함됩니다.커버, 범퍼, 프론트 커버, 캐빈 루프 커버, 사이드 스커트, 디플렉터 등 다양한 부품에 유리섬유가 사용됩니다. 특히 디플렉터 분야에서 국내 유명 제조업체인 동관 차이지 유리섬유 유한회사(Dongguan Caiji Fiberglass Co., Ltd.)가 대표적인 예입니다. 심지어 미국산 롱노즈 트럭의 호화로운 대형 슬리퍼 캐빈 중 일부도 유리섬유로 제작됩니다.
경량, 고강도, 내식성내성이 강하고 차량에 널리 사용됩니다.
유리섬유 소재는 저렴한 비용, 짧은 생산 주기, 뛰어난 설계 유연성 덕분에 트럭 제조의 여러 분야에서 널리 사용됩니다. 예를 들어, 몇 년 전까지만 해도 국내 트럭은 단조롭고 획일적인 디자인이었으며, 개성 있는 외관 스타일은 드물었습니다. 그러나 국내 고속도로망이 빠르게 발전하면서,장거리 운송이 크게 활성화되었지만, 전체 강철로 맞춤형 객실 외관을 구현하는 어려움, 높은 금형 설계 비용, 그리고 여러 패널을 용접한 구조물에서 발생하는 녹과 누수 등의 문제로 인해 많은 제조업체들이 객실 지붕 덮개에 유리 섬유를 선택하게 되었습니다.
현재 많은 트럭들이 연료를 사용하고 있습니다.전면 커버 및 범퍼용 유리 소재.
유리섬유는 가볍고 강도가 높은 것이 특징이며, 밀도는 1.5에서 2.0 사이입니다. 이는 탄소강 밀도의 4분의 1에서 5분의 1에 불과하며 알루미늄보다도 낮습니다. 08F 강철과 비교했을 때, 2.5mm 두께의 유리섬유는 다음과 같은 특성을 가집니다.1mm 두께의 강철과 동등한 강도를 자랑합니다. 또한, 유리섬유는 필요에 따라 유연하게 설계할 수 있어 뛰어난 내구성과 우수한 가공성을 제공합니다. 제품의 모양, 용도, 수량에 따라 다양한 성형 공정을 선택할 수 있으며, 성형 공정은 간단하여 대부분 단일 공정으로 완료됩니다. 또한, 유리섬유는 내식성이 뛰어나 대기, 물, 일반적인 농도의 산, 염기, 염류에 대한 저항력이 우수합니다. 따라서 현재 많은 트럭들이 전면 범퍼, 전면 커버, 사이드 스커트, 디플렉터 등에 유리섬유 소재를 사용하고 있습니다.
게시 시간: 2024년 1월 2일
