세보텍의 파이버 패치 플레이스먼트 시스템, 수소 저장 용기 생산 시간과 소재 비용 절감

출처 | 세보텍

세보텍(Cevotec, 독일 뮌헨)이 연료전지 전기차(FCEV)용 복합소재 기반 고압 수소 저장 용기 제조에서 소재, 비용, 그리고 20%의 시간을 절감하는 솔루션으로 파이버 패치 플레이스먼트 시스템을 제시합니다.

세보텍에 따르면, 수소 동력 FCEV는 배터리 전기차 대비 빠른 연료 충전과 더 긴 주행거리를 제공하면서 전기 파워트레인의 성능 이점을 유지합니다. 그러나 이 기술의 과제 중에는 수소 저장 용기 제작에 필요한 높은 섬유 수와 더 저렴한 섬유를 사용하고자 하는 욕구가 있다고 세보텍은 말합니다. 세보텍의 솔루션은 2018년 JEC 혁신상을 수상한 SAMBA 시리즈 생산 시스템입니다.

"라이너 주위에 연속 섬유를 감는 것은 원통 부분에 가장 적합합니다."라고 세보텍의 수석 부사장 네벤 마직 박사는 말합니다. "하지만 돔 부분에서 필라멘트 와인딩을 하면 원통 부분에 중복 소재가 발생하는데, 이는 최종 제품의 과도한 중량과 비용으로 직결됩니다."

세보텍의 솔루션은 돔 영역에 탄소섬유 패치를 적용하는 것으로, 동일한 소재를 패치 형태로 사용하는 것입니다. "패치는 필라멘트 와인딩에서 문제를 일으키는 영역을 정확히 커버하도록 설계되었습니다."라고 마직은 설명합니다. 1단계로 라이너 돔에 패치 보강을 한 후, 패치된 라이너를 필라멘트 와인딩 공정으로 넘기면 돔 영역에 더 적은 소재와 생산 시간이 필요하다고 합니다.

돔 패칭은 세보텍의 SAMBA 시리즈 생산 시스템으로 수행됩니다. "파이버 패치 플레이스먼트(FPP) 기술은 CAE 소프트웨어 ARTIST STUDIO에서 계산된 위치에 섬유 소재에서 패치를 잘라 개별적으로 배치합니다."라고 마직은 말합니다. 하나의 FPP 시스템으로 여러 와인딩 머신용 용기를 보강할 수 있으며, 세보텍은 제조업체가 최소 20%의 소재 및 사이클 타임 절감을 실현할 수 있다고 말합니다.

FPP의 적용 분야에는 현재 수작업으로 생산되는 항공우주 및 신규 도심 항공 모빌리티의 많은 구성요소도 포함됩니다. 회사는 또한 제조 공정을 다양한 애플리케이션에 맞추기 위한 다양한 생산 셀 구성도 개념화했습니다.

"자동차 산업이 연료전지 전기차에 수십억 달러를 투자했지만, 아직 우리 거리에 있는 차는 극소수에 불과합니다. 더 큰 과제 중 하나는 차량 내 수소를 효율적이고 안전하게 저장하는 것입니다."라고 세보텍 CEO 토르스텐 그뢰네는 말합니다. "탱크 내 작동 압력이 최대 700바에 달하는데, 이는 수소 1kg 저장당 약 10kg의 탄소섬유가 필요하다는 뜻으로, 매우 높은 비율입니다."