CSP, 혁신적인 허니컴 패널 기술과 복합재 배터리 인클로저 공개

컨티넨탈 스트럭추럴 플라스틱스(CSP, 미국 미시간주 오번 힐스)는 모회사 테진(Teijin Ltd.)과 함께 12월 9일, 혁신적인 허니컴 클래스 A 패널 기술과 첨단 다중 소재 전기차(EV) 배터리 인클로저를 공개했다. 이 배터리 인클로저는 CSP의 독자적인 복합재 포뮬레이션으로 성형 가능하다. 이러한 컴포넌트 기술은 CSP의 새로운 첨단 기술 센터(미시간주 오번 힐스, CSP의 도시 내 두 번째 R&D 시설)에서 개발되었으며, 테진 인수 이후 CSP가 더 넓은 R&D 역량으로 전환하고 있음을 보여준다.

새로운 첨단 기술 센터는 47,500평방피트 규모로, 그중 24,000평방피트가 차세대 소재 및 공정 개발을 위한 R&D에 전용된다. 이는 CSP와 테진이 시트 몰딩 컴파운드(SMC)를 넘어 새로운 시장과 기술로 진출하기 위함이다. 장비로는 4,000톤 프레스(레벨링 및 진공 기능), 750톤 프레스(진공 기능), 400톤 프레스(10피트 베드), 6대의 서모레이터, 2대의 화낙 로봇, 3차원 측정기(CMM) 등이 갖춰져 있다.

"우리는 여기서 CSP와 테진의 열가소성 및 열경화성 복합재, 탄소섬유, 제조 전문성을 활용하여 기존 및 미래 차량 프로그램에 새로운 옵션을 제공하는 기술과 공정을 개발하고 있습니다."라고 휴 포란 신규 사업 개발·신시장·기술 담당 이사는 말한다. "자율주행, 커넥티드, 전기차에 필수적인 경량화, 내구성 향상, 탑승자 안전 강화가 모두 가능합니다."

기술적 전환 외에도 첨단 기술 센터는 이러한 새로운 R&D 노력을 충족하기 위해 몇 가지 프로젝트를 수행했다. 첫 번째는 CSP의 새로운 허니컴 제조 공정으로, 초경량 클래스 A 패널을 생산한다. 일종의 '샌드위치' 복합재인 이 패널은 경량 허니컴 코어를 천연섬유, 유리섬유 또는 탄소섬유 스킨으로 감싸고 폴리우레탄(PUR) 수지로 함침한다. CSP는 이 공정이 복잡한 형상과 날카로운 모서리 성형을 가능하게 하며, 매우 높은 강성을 매우 낮은 무게로 구현한다고 설명한다.

CSP는 현재 미국과 중국에서 34가지 이상의 다양한 전기차(EV) 배터리 박스 커버를 개발 및 생산 중이다. 그러나 제품군을 확장하고 고객에게 우수한 배터리 인클로저를 제공하기 위해 CSP와 테진은 일체형 복합재 커버와 알루미늄 및 강철 보강재가 적용된 일체형 복합재 트레이를 갖춘 풀사이즈 다중 소재 배터리 인클로저를 개발했다.

양사에 따르면, 현재 다중 부품 강철 및 알루미늄 EV 배터리 인클로저는 전체 중량(일반적으로 1,000파운드 이상), 다중 용접·패스너·볼트 필요로 인한 누수 가능성 등 여러 과제에 직면해 있다. 커버와 트레이를 각각 일체형으로 성형함으로써 CSP는 밀봉이 더 용이하고 출하 전 인증이 가능한 시스템을 구축했다고 말한다. 이 혁신적인 박스 조립 및 체결 시스템에 대해 두 건의 특허 출원 중이다.

또한 구조용 폼을 활용한 마운팅 프레임을 개발하여 에너지 흡수 기능을 구현했다. 이를 통해 프레임 두께와 무게를 줄이면서 충돌 성능을 향상시켰다. 다중 소재 배터리 인클로저의 추가 이점은 다음과 같다:

• 비전도성
• 복잡한 형상 성형 가능
• 툴링 복잡성 감소
• 고강도
• 치수 안정성
• 성형 일체형 실링 기능
• EMI 및 RFI 차폐 등 실드 성형 가능
• 내식성
• 툴링 비용 절감

종합하면, CSP 다중 소재 배터리 인클로저는 강철 배터리 박스보다 15% 가볍다. 알루미늄 인클로저와 무게는 동일하지만, 특히 페놀 수지 시스템 사용 시 알루미늄보다 우수한 내열성을 제공한다. 또한 트레이의 일체형 설계로 관통 구멍이 없어 실링이나 실란트가 필요 없다. 이는 누수 가능성을 제거할 뿐만 아니라 전체 생산 비용과 복잡성을 낮춘다.

이러한 이점 다수는 CSP 소재 R&D 팀이 개발한 우수한 복합재 화학 없이는 불가능했다고 회사는 강조한다. 이 첨단 복합재 제품군을 통해 고객은 커버와/또는 베이스에 가장 적합한 포뮬레이션을 선택할 수 있다. CSP의 배터리 인클로저 소재 옵션은 다음과 같다:

• 기존 SMC 화학을 사용하는 전통적인 고충전 폴리에스터/비닐에스테르 ATH 시스템으로, 기존 툴에 쉽게 적용 가능하며 적절한 설계에서 탁월한 기본 성능 제공
• 전통적인 SMC와 유사한 화학이지만 난연성과 열폭주 성능이 향상된 인투머전트 시스템
• 화재 안전, 연기 배출, 연소 및 독성 요구사항을 충족해야 하는 고온 애플리케이션에 이상적인 페놀 시스템. 우수한 난연성, 내열성, 내화학성, 전기 비전도성 특성 보유

이러한 각 화학 시스템은 다양한 섬유 유형이나 형태(예: 유리/탄소/혼합/기타, 절단 및/또는 연속)와 결합 가능하며, 가장 엄격한 VOC 요구사항도 충족하도록 제조할 수 있다.

"첨단 기술 센터에서 수행 중인 업무와 본사 R&D 시설에서 달성한 소재 발전이 결합되어 CSP가 첨단 복합재 분야의 리더십을 유지하고 다중 소재 분야의 글로벌 플레이어로 자리매김할 수 있게 되었습니다."라고 스티브 루니 CSP CEO는 말한다. "테진이 제공하는 탄소섬유 및 소재 전문성과 함께, 우리는 고객이 차량 설계에 있어 고정관념을 깨고 생각할 수 있게 하는 경량 솔루션을 개발하고 있습니다."

첨단 기술 센터 팀은 현재 5명의 엔지니어와 디자이너로 구성되어 있다. CSP의 첨단 기술 부서는 R&D 및 제품 개발과 결합하여 80명 이상의 엔지니어, 디자이너, 과학자로 구성된다. CSP가 테진에 인수되기 전 이 시설은 테진 R&D 센터였으며, 여기서 세리보(Sereebo) 제조 공정이 개발되었다. 이 공정은 현재 PACE 어워드 수상작인 GMC 시에라 데날리 픽업 박스 '카본프로(CarbonPro)', 즉 업계 최초의 탄소섬유 픽업 박스 제조에 사용되고 있다.