2019 SPE 자동차 혁신 어워드, 자동차 플라스틱 혁신 사례 조명

플라스틱 엔지니어 협회(SPE) 자동차 부문 주최 제49회 연례 자동차 혁신 어워드 경연이 11월 6일 미시간주 리보니아 갈라에서 열렸습니다. 이 행사는 자동차 설계, 엔지니어링, 지속가능성에서 플라스틱의 확대되는 역할을 보여주는 9가지 탁월한 혁신을 표창했습니다.

자동차 및 플라스틱 부문에서 가장 오래되고 최대 규모의 경연으로, OEM, 티어-1 공급업체, 폴리머 제조사들로부터 출품을 받습니다. 팀들은 "올해의 가장 혁신적인 플라스틱 사용"을 대표한다고 믿는 부품, 시스템, 또는 전체 차량을 발표합니다. 시상식은 일반적으로 700명 이상의 엔지니어, 임원, 언론인을 끌어모으며 수익금은 SPE의 교육 및 기술 지원 이니셔티브를 지원합니다.

이 에디터는 동료 제프 슬론(Composites World)과 나탈리아 오르테가(PT 멕시코)와 함께 블루리본 심사위원으로 참여하는 특권을 가졌습니다. 아래는 바디 외장 부문 그랜드 어워드 수상작부터 시작하는 9개 수상작의 간략한 개요입니다.

바디 외장 / 그랜드 어워드 수상작 – 복합소재 픽업 박스

혁신: 탄소강화 열가소성 복합소재로 제작된 최초의 픽업 베드.

영향: 62lb(28kg) 중량 절감, 우수한 충격 저항 제공, 기존 베드라이너 불필요(추가 40lb/18kg 절감). 성형된 기능성 디바이더, 오토바이 타이어 포켓, 더 깊은 드로우로 적재 용량 증가. 완전 재활용 가능 및 차량 내 선별 스크랩 재사용으로 라이프사이클 혜택 완성.

• OEM: 2020 GMC 시에라 LD FST (제너럴 모터스)
• 티어 공급업체/가공업체: 컨티넨탈 스트럭처럴 플라스틱스
• 소재 공급업체/툴메이커: 테이진(Teijin Ltd.); 파라곤 D&E, 모델 다이 & 몰드; 알트론 오토메이션; 레거시 인더스트리즈
• 소재/공정: 세레보(Sereebo) A235Y 탄소섬유 강화 나일론-6 시트; 압축 성형

적층 제조 – 선글라스 빈

3D 프린팅으로 단일 툴링 인서트가 기존 리프터 2개를 대체하여, 핫스팟, 휨, 탈형 문제 없이 더 깊고 복잡한 포켓을 성형 가능. 새 설계는 고객 만족도 향상, 사이클 타임 단축, 성형 스크랩 감소, 툴링 유지보수 절감, 치수 안정성 향상.

• OEM: 2020 포드 익스플로러 SUV (포드 모터)
• 티어 공급업체/가공업체: 메토드 일렉트로닉스(Methode Electronics, Inc.)
• 소재 공급업체/툴메이커: 셀라니즈(Celanese Corp.); RGM 툴링 컨설턴츠
• 소재/공정: 셀스트란(Celstran) PP-GF20-02 LFT-PP; 사출 성형; 3D 프린트 H13 강철

애프터마켓 & 한정판 차량 – 적층 제조 부품

2020 재규어 XE SV 프로젝트 8 슈퍼카용 19개 부품이 단일 프린터 플랫폼에서 생산되어 123,000달러 툴링 비용 절감, 보관 및 유지보수 비용 감소. 부품들은 우수한 본딩 접착력, 페인트 접착 테스트 통과, 키트로 동시 프린트되어 확장 가능한 생산 가능.

• OEM: 2020 재규어 XE SV 프로젝트 8 (재규어 랜드로버)
• 티어 공급업체/가공업체: HP Inc.; 재규어 랜드로버
• 소재 공급업체/툴메이커: HP Inc.; 다이맨션(DyeMansion GmbH)
• 소재/공정: HP 고재사용성 PA 12; HP 멀티젯 퓨전

바디 인테리어 – 통합 버튼 캐리어 모듈러 전략

70개 부품 어셈블리를 MIC PC/ABS 단일 사출 성형 캐리어로 교체하여 부품 수를 17개로 축소, 차량당 7달러 절감 및 툴링/테스트에서 142만 달러 프로그램 절감. 버튼 바인딩 제거, BSR 성능 개선, 헤드라이너 핏 향상. 특허 2건 출원, 1건 등록.

• OEM: 2020 포드 익스플로러/에비에이터/코세어 SUVs
• 티어 공급업체/가공업체: 메토드 일렉트로닉스
• 소재 공급업체/툴메이커: 더 머티리얼즈 그룹; RGM 툴링 컨설턴츠
• 소재/공정: 옵티카브(Opticarb) 8085SE PC/ABS; 사출 성형

섀시/하드웨어 – 리어 디퍼렌셜 프론트 브래킷

50% 유리섬유 강화 나일론-66 사출 성형 브래킷이 다이캐스트 및 가공 알루미늄 브래킷 대체. 복합 소재는 30% 경량화, 차량당 1달러 절감, 10배 높은 댐핑으로 NVH 성능 개선, 패키징 제약 충족. 부식 제거, 장기 툴링 비용 절감.

• OEM: 2020 지프 체로키 SUV (FCA NA LLC)
• 티어 공급업체/가공업체: 보게 러버 & 플라스틱스(Boge Rubber & Plastics)
• 소재 공급업체/툴메이커: BASF
• 소재/공정: 울트라미드(Ultramid) A3WG10CR 50% GR-나일론 66; 사출 성형

환경 – 100% PCR 카본 캐니스터 하우징

사용된 자동차 카펫에서 재생 폴리프로필렌(PP) 재활용, 이 최초의 완전 포스트컨슈머 재생(PCR) PP 캐니스터 하우징이 버진 PP 대체, 성능 타협 없이 소재 비용 25% 절감. 20개 이상 포드 프로그램에 전 세계 배포.

• OEM: 2019 포드 머스탱 (포드 모터)
• 티어 공급업체/가공업체: 델파이 테크놀로지스(Delphi Technologies PLC); MGS Mfg. Group
• 소재 공급업체/툴메이커: 웰만 어드밴스드 머티리얼즈(Wellman Advanced Materials); MGS Mfg. Group
• 소재/공정: 에코렌(EcoLene) PP8004-BK1 20% GR-PP; 멜트 컴파운딩 & 사출 성형

소재 – 내스크래치성 위한 유리울 강화 복합소재

탈크, 휘스커, 유리섬유를 재생 PIR 건물 단열재에서 얻은 분쇄 유리울과 모래로 대체하여 사출 성형 PP 인테리어 트림 패널의 장기 내스크래치성과 치수 안정성 개선. 충전재 함량 5% 감소로 더 가볍고 저렴한 부품이 보증 클레임도 완화.

• OEM: 2017 현대 엘란트라 세단 (현대 모터)
• 티어 공급업체/가공업체: 서연 이-와(Seoyon E-Wha)
• 소재 공급업체/툴메이커: 대하컴(Daehacom Co., Ltd.); 서연 이-와
• 소재/공정: SW920 SA 유리울 강화 PP; 사출 성형

파워트레인 – 트랜스미션 기어 슈라우드

사출 성형 TPC-ET로 강철 커버 대체, 트랜스미션 오일 침투 불필요, 유압 노력 감소, 펌프 효율 향상. 새 설계로 비용 22% 절감, 중량 65% 감소, NVH 성능 개선. 스냅핏으로 커버와 베이스 영구 결합, 내구성 있는 씰 보장.

• OEM: 2017 포드 F-150 픽업 (포드 모터)
• 티어 공급업체/가공업체: 스택폴 인터내셔널(Stackpole International); 맥린-포그(MacLean-Fogg Co.); 엔지니어드 플라스틱 컴포넌츠
• 소재 공급업체/툴메이커: 듀폰 드 느무르(DuPont de Nemours, Inc.); 깁슨 오토메이션(Gibson Automation)
• 소재/공정: 하이트렐(Hytrel) 8238 TPC-ET; 사출 성형

공정/어셈블리/이네이블링 기술 – 리어 범퍼

최초의 풀트루전 곡면 범퍼 빔이 반경-풀트루전 공정으로 중공 탄소섬유 강화 폴리우레탄/아크릴레이트 수지 빔에 일체형 견인후크 마운트 생산. 이 지오메트리는 차량 스타일과 패키지 공간에 부합하며 MIG 용접 알루미늄 대비 4.9lb(2.2kg) 질량 절감. 3D 프린팅으로 제작 중 중공 내부 유지하는 만드렐 생성.

• OEM: 2020 쉐보레 콜벳 (제너럴 모터스)
• 티어 공급업체/가공업체: 셰이프 코프(Shape Corp.)
• 소재 공급업체/툴메이커: SGL 카본(SGL Carbon SE); 벡터플라이(VectorPly Corp.); 스콧 배더(Scott Bader Co. Ltd.); 토마스 GmbH + Co. 테크닉 + 이노베이션 KG
• 소재/공정: 크레스타폴(Crestapol) 1250 PUR-아크릴레이트 CF 강화; 반경-풀트루전

이 9가지 혁신은 자동차 엔지니어링과 첨단 플라스틱 간의 역동적 시너지를 강조하며, 더 가볍고 내구성 있으며 지속가능한 차량으로의 길을 닦습니다.