IMCOLOR: 경량 친환경 항공 부품을 위한 통합 제조 공정 개척

최근 클린 스카이 2(Clean Sky 2) 프로젝트인 IMCOLOR가 연속 탄소섬유 보강재 통합과 다중 사출 성형 공정을 결합한 새로운 제조 공정을 개발했다고 보고되었습니다. 주입 하중을 견딜 수 있는 소모성 솔트 코어(Salt Core) 소재를 사용하여 경량 친환경 공기 순환 기계 부품을 생산했습니다.

참여 파트너들에 따르면, 사출 성형과 열가소성 자동 섬유 배치 및 인시츄(in-situ) 통합(TP-AFPisc) 간의 시너지가 향후 설계를 주도할 것이며, 자동화되고 재현하기 쉬운 생산 기술로 경량화면서 높은 기계적 성능을 구현할 수 있습니다. TP-AFPisc는 복합 구조물이 일반적으로 공정 체인 내에서 제작되는 기존 최첨단 공정과 차별화됩니다. 또한 TP-AFPisc로 제조된 인서트를 활용해 섬유 구조를 사용자 요구에 정확히 맞출 수 있고, 복합 부품 트리밍 노력을 최소화하며 스크랩을 줄일 수 있습니다.

클린 스카이에 따르면 이 새로운 공정에서 여러 추가 이점이 발생합니다. 예를 들어, 제조 공정에서 가장 독성이 강한 크롬 형태인 6가 크롬 이온(Cr6+) 처리가 필요하지 않습니다. 또한 열가소성 소재 통합으로 이 공정에서 생산된 부품은 효율성 증대, 연료 및 배출 감소, 재활용 가능, 환경 친화적 공정 보조제 유지가 가능합니다.

IMCOLOR 프로젝트가 직면한 과제로는 탄소섬유강화폴리머(CFRP) 인서트를 사출 성형 폴리머로 캡슐화하기 위한 적절한 캐비티 설계와 사출 파라미터 찾기, CFRP 인서트와 폴리머 간 우수한 결합을 위한 적절한 소재 조합 찾기, 고압 사출 중 CFRP 인서트 고정으로 변형이나 정렬 불량 방지 등이 있었습니다.

예상치 못한 발견으로 모델 부품의 23플라이 인서트(3mm 두께)에서 아웃오브플레인 주름 결함이 발생했습니다. 파트너들은 금형 코어와 인서트 사이의 유격 때문으로 추정했습니다. 그러나 시연 부품의 70플라이 인서트(10mm 두께)에서는 이 현상이 발생하지 않았습니다.

다음 단계로 토픽 매니저는 새로운 소재 조합 추가 조사와 사내 새 공정 평가를 진행할 예정입니다. 컨소시엄은 복합 생산 및 금속 주조 공정에서 솔트 코어의 잠재력도 사내 및 후속 프로젝트에서 조사할 계획입니다.

참여 파트너: 리에르 에어로스페이스 툴루즈 SAS(프랑스 오트가론), 뮌헨 공과대학(TUM, 독일), 열가소성 복합재 연구센터(TPRC, 네덜란드 엔스헤데), 아펙스 GmbH(독일 뮌헨), 피셔 어드밴스드 복합 컴포넌츠(FACC, 오스트리아 리트 임 인크라이스). 총 EU 기여금 254,775유로.