RWTH 아헨대 ITA, 첨단 섬유 코팅 라인·탄소섬유 연구 공개... JEC World 2020 발표

편집자 주: CompositesWorld는 JEC World 2020(3월 3-5일 예정) 앞두고 여러 신제품·기술 발표 자료 수령. 전시회 5월 연기되었으나 CW는 수령한 발표자료 공개. 이도 그 중 하나.

RWTH 아헨대 섬유기술연구소(ITA, 아헨, 독일)가 아헨 통합 경량 구조 센터 공동 부스에서 유리·탄소섬유 생산 혁신 발표.

다중 소재 섬유 코팅 라인 라이브 시연

부스에서 ITA 다중 소재 섬유 코팅 라인이 다양한 소재 로빙 코팅/함침 시연. 열가소성·탄소섬유로 토우프레그(towpregs, 프리임프레그네이티드 로빙) 생산. 토우프레그는 와인딩이나 브레이딩 가공 가능. 용례: 자동차·항공우주 드라이브 샤프트.

시스템 광범위 응용 가능, 빠른 아웃풋. 최대 가공 온도 400°C로 고온 열가소성 가공 가능, 실험실 규모 다양한 소재 신속 테스트. 현재 생산 속도 5m/min(소재·구성 의존), 산업 규모 업스케일링 가능. 열경화성·열가소성 모두 가공.

직경 5mm까지 원형 단면, 폭 20mm까지 테이프 형상 토우프레그 생산 가능, 속도 5m/min(소재·구성 의존).

탄소섬유 생산 연구: 안정화 시간 50분→21분 단축 목표

ITA 핵심 연구 분야 탄소섬유 생산 쇼케이스. 연간 1톤 미만 생산능력 연속 파일럿 규모 탄소섬유 생산 플랜트 보유. 비교적 작은 규모·적은 투입량으로 새로운 안정화·탄화 프로파일 개발, 새 파이버 사이징 테스트에 이상적.

현재 주요 목표: 안정화 시간 초기 50분에서 약 21분으로 단축. 결과 섬유 수준 Toray T700 탄소섬유급.

탄소섬유 비용 절감 다른 접근: 폴리에틸렌(PE) 등 대체 원료 사용. 탄소섬유 가격 약 50% 절감 가능. 기존 방사·술포네이션 플랜트로 폴리올레핀 기반 저비용 탄소섬유 연구 선도 기관.

텍스타일 기술과 포토닉스: 레이저로 패스너 통합

CFRP 부품은 경화·드릴링 후 패스너 접착 조립 일반적. ITA에 따르면 패스너를 텍스타일 프리폼에 통합하고 추가 경화로 최종 CFRP 부품 생산 시 공정 사슬 단축, 접합 성능 최소 50% 향상. 고정밀 패브릭 패스너 컷아웃 필요.

NRW 프로젝트 CarboLase(OP.EFRE 지원)에서 초단펄스 레이저 재료 가공 최초 자동 프리포밍 공정 통합. 열적 손상 없이 텍스타일 가공하는 소재 친화적 울트라쇼트 펄스 레이저 사용이 혁신.

유연한 로봇 셀 기술 결합으로 컴포넌트 형상·배치 크기 독립적 CFRP 부품 JIT 생산 가능. 신공정 사슬로 데모스트레이터 완전 자동 생산. 통합 패스너 가진 B-필러 세그먼트 데모스트레이터 시연.

이 기술은 ITA가 AMPHOS GmbH, Kohlhage Fasteners GmbH & Co. KG, LUNOVU Integrated Laser Solutions GmbH, 프라운호퍼 레이저 기술 연구소 ILT와 협력 개발.

고속 프리프레그 필라멘트 와인딩: 48개 섬유 동시 와인딩으로 속도 50배

ITA는 필라멘트 와인딩 기술로 다수 산업 협력 중, 신규 멀티 필라멘트 와인딩 기술 포함. 주요 장점: 다수 섬유(ITA 시설 48개) 동시 와인딩으로 가공 속도 50배 증가, 단일 패스 100% 커버리지 가능.

ZIM 프로젝트 MFWOptiPreg로 F.A. Kümpers GmbH & Co. KG와 고품질 프리프레그 개발로 작업 속도 추가 향상. 최적화된 택(tack, 끈적임)과 파이버 파손, 고속 와인딩, 고품질 제품 달성. 필라멘트 와인딩은 섬유 방향 제어(0°≤θ<90°) 장점.

품질 제품 예: 이 프리프레그로 압력 용기·비틀림 샤프트 제조 테스트 완료. 개발 프리프레그 이미 시장 출시.