안티치 앤 선즈, 신규 얀 스피닝 기술로 3D 직조 복합소재 프리폼 생산 혁신

직물 제조사 안티치 앤 선즈(영국 허더즈필드)가 셰필드 대학 첨단 제조 연구 센터(AMRC, 영국 캣클리프)와의 선구적 프로젝트를 통해 항공우주 및 자동차용 첨단 복합소재에 사용되는 완성된 3D 다층 직조 프리폼 생산 제조 능력에서 단계적 도약을 달성했습니다.

안티치 앤 선즈의 첨단 역량은 FABFORM, AMRC와 함께 수행하고 이노베이트 UK가 지원한 3년 프로젝트의 결실로, 안정화된 니어넷셰이프 가변 두께 프리폼 생성을 위한 추가 방법 개발에 초점을 맞췄습니다. 이러한 프리폼은 부품 내 소재 효율적 사용, 수지 주입용 몰드에 바로 투입 가능한 정확한 크기와 형상, 더 쉽고 견고한 취급 및 수송을 가능하게 할 것이라고 보고되었습니다.

회사 R&D 책임자 앤디 스미스는 균일 및 가변 두께 3D 직조 카본 파이버 프리폼의 안정화 및 트리밍 기술 발전이 허더즈필드 기반 회사에 중요한 성과로, 현재 최첨단 제조 역량을 넘어선 것이라고 말합니다.

"FABFORM에서 개발된 가변 두께, 안정화, 트리밍 방법은 3D 직조 소재에 중요한 가치 사슬 진전을 가능하게 합니다."라고 스미스는 말합니다. "이는 안티치를 직물 직조업체에서 차기 제조 공정 단계로 바로 투입 가능한 첨단 복합소재 프리폼 제조업체로 격상시킵니다."

스미스는 3D 직조 직물을 '몰드 레디' 프리폼으로 변환하는 데 필요한 핵심 공정 개발이 영국 공급망에서 아직 미성숙하다고 지적합니다. 그는 안티치 앤 선즈의 새로운 개발이 제조 기술 발전, 제품 성능 개선, 생산 능력 간소화로 시장에 큰 가치를 제공한다고 말합니다.

"과거 3D 직조 프리폼은 몰딩 작업을 위해 준비하기 힘들었고, 취급과 절단 시 열화되기 쉬웠습니다."라고 스미스는 말합니다. "따라서 직조업체로서 우리가 직조 중과 직조 후 모두에서 기술을 개발해 최종 사용자가 쉽게 활용할 수 있는 완성된 안정적인 프리폼을 공급하는 것이 중요하다고 느꼈습니다.

"셰필드 대학 AMRC의 세계적 수준 시설에 접근할 수 있었던 것이 올바른 기술들을 과학적 접근으로 평가, 다운셀렉션, 테스트하고 산업 규모 하이테크 장비에서 공정을 개발하는 데 큰 도움이 되었습니다."

AMRC 복합소재 센터 드라이 파이버 개발 매니저 크리스 맥휴는 FABFORM을 통해 달성된 개발들이 더 가볍고, 더 강하고, 더 강한 더 경쟁력 있는 제품 창출을 지원하며, 수입원 다변화, 신규 일자리 창출, 복합소재 분야 기술 기반 확대에 기여한다고 말합니다.

그는 덧붙입니다: "AMRC와 안티치 앤 선즈의 협력은 영국 제조를 위한 3D 직조 프리포밍 역량 발전을 위해 이용 가능한 첨단 기술과 경험을 결합해 활용했습니다. 프로젝트 산출물은 자동차 및 항공우주 분야의 강력한 수출 시장을 포함한 교차 부문 고부가가치 제조 애플리케이션에서 영국에 상당한 신규 비즈니스와 강한 수출을 창출할 잠재력을 가집니다."

스미스는 FABFORM이 두께 테이퍼링, 안정화, 에지 트리밍 같은 핵심 기술을 통합해 3D 직물을 복합소재 몰딩 작업용 사용 가능한 프리폼으로 기계적으로 변환하는 "훌륭한 첫걸음"이었다고 말합니다.

그는 이 프로젝트 노하우가 다양한 프리폼 안정화 기술을 조사하고 에지 프레이 테스트, 픽처 프레임 전단 테스트 등 다중 테스트 방법을 통해 정량적으로 성능을 평가함으로써 개발되었다고 말합니다. 이어 레이저, 워터젯 절단, 초음파 방법 등 프리폼 다양한 트리밍 방법 비교가 수행되었습니다.

"첨단 레디-투-고 프리폼 공급 능력은 영국 시장에서 대체 구조 및 복합 소재 개발의 새로운 길을 열어 더 경쟁력 있는 제품 생성을 가능하게 합니다."라고 스미스는 덧붙입니다. "재생에너지(풍력 터빈 블레이드), 철도(차체 구조), 산업 공정, 방위 등 미래 시장이 영국 복합소재 부문 전반에 장기적 혜택을 제공할 것입니다."

폴리머 매트릭스 복합소재(PMC)와 알루미늄 매트릭스 복합소재(AMC) 같은 분야에서 10년 이상 복합소재 연구개발 전문성을 쌓아온 안티치 앤 선즈는 직조 기술을 새로운 애플리케이션으로 계속 발전시키고 있다고 말합니다.

회사는 린다우어 도르니어(Lindauer Dornier GmbH, 독일 린다우)제 단일 레이피어 3D 직조 머신을 도입했으며, 여기에는 수평 테이크오프(HTO) 플랫폼이 포함되어 있는데, 이는 영국 최초라고 합니다. 이 HTO 플랫폼은 직물을 롤러 감김 대신 직선 수평 구성으로 연속 인출할 수 있게 해 두꺼운 직물에서 왜곡 방지에 핵심적이며, 가변 두께를 용이하게 하는 레이어 분리 기술의 기초가 된다고 회사는 설명합니다. 시제품용 레진 트랜스퍼 몰딩(RTM) 능력도 추가돼 개발 주기 단축을 지원합니다.

안티치 앤 선즈는 컨퍼런스 재개 시 어드밴스드 엔지니어링과 JEC 월드에 전시할 예정입니다.