복합재 제조 비용 혁신: 2부 - 첨단 성형 기술
RAPM 프로그램 개요
미국 국방고등연구계획국(DARPA)은 2015년 '맞춤형 원료 및 성형(TFF)' 프로그램을 출범하여 소형 복합 형상 부품의 신속하고 저비용이며 민첩한 제조를 가능하게 하고자 했다. 이 48개월 프로그램은 복합재의 비용 경쟁력을 높여 중량 절감, 내식성 및 내균열성 측면에서 기계 가공 알루미늄 대비 우위를 활용하는 것을 목표로 했다. 1부에서는 TFF의 비전과 '성형용 맞춤형 범용 원료(TuFF)' 하위 프로그램을 다루었으며, 이는 높은 기계적 특성과 금속과 같은 성형성을 가진 단섬유 시트 소재를 개발했다.
이번 기사에서는 원료에서 성형으로 초점을 옮겨 TFF의 두 번째 하위 프로그램인 '신속 고성능 제조(RAPM, '랩엠'으로 발음)'를 살펴본다. 보잉사가 주도하는 RAPM은 2016년 7월 시작되어 SAMPE 2019에서 6편의 논문과 2건의 발표를 포함해 수많은 간행물을 통해 결과를 공유했다. 보잉 기술 펠로우이자 수석 연구원인 게일 한과 톰 초치스에 따르면 RAPM의 목표는 "소형 복합 부품의 비용 패러다임을 혁신하여 국방 분야에 널리 적용되도록 하는 것"이다.
자동차 효율로 항공우주 성능 달성
"우리는 자동차 효율로 항공우주 성능을 달성한다는 비전으로 시작했다"고 한은 말한다. 이 프로그램은 솔베이 복합 소재(미국 조지아주 알파레타) 및 SGL 복합재(오스트리아 리트와 오르트 임 인크라이스) 등 자동차 복합 소재 및 부품 제조업체들과 협력했지만, 항공우주 특성 달성은 간단하지 않았다. "자동차용 저온 급속 경화 에폭시는 쉽게 구할 수 있지만, 항공우주 요건에는 크게 미치지 못한다"고 초치스는 설명한다. RAPM은 항공우주급 수지 주입 부품을 목표로 하는 새로운 급속 경화 2액형 에폭시를 사용했으나, 초기에는 SGL의 성형 시스템이 130°C를 초과할 수 없어 30분 툴링 타임 목표 달성이 어려웠다.
"우리의 목표는 최대 30분 툴링 타임을 달성하여 고속 작업 셀을 활용함으로써 시스템 수준 비용을 기계 가공 알루미늄과 경쟁 가능하게 만드는 것"이라고 초치스는 말한다. "보잉 내부적으로는 이것이 국방 분야에서 우리가 보는 모든 것을 충족한다고 판단했다"고 한은 덧붙인다. "열가소성 수지로 2~6분을 달성할 수 있는데 왜 30분으로 설정했나? 열가소성 수지는 더 높은 온도 가공과 이에 따른 툴링 제약이 필요하기 때문이며, 우리의 목표는 공급망에 다양한 옵션을 제공하는 것이다."
프로그램 프레임워크 및 3개 트랙
RAPM은 주요 산업 파트너들과 함께 세 가지 주요 트랙에서 부품 시험을 진행했다:
- 수지 주입: HITCO 카본 복합재(미국 캘리포니아주 가데나) 및 SGL 복합재
- 열경화성 프리프레그 성형: 솔베이 복합 소재(영국 히아노 및 미국 캘리포니아주 애너하임), 파이버 다이내믹스(미국 캔자스주 위치타), 라인홀드 인더스트리(미국 캘리포니아주 산타페 스프링스)
- 열가소성 성형: ATC 매뉴팩처링(미국 아이다호주 포스트 폴스) 및 TxV 에어로(미국 로드아일랜드주 브리스톨)
성형 시험은 초기 '제조 개발' 단계(그림 1)와 후속 '도전 및 전환(C&T)' 부품 단계(그림 2)로 진행되어 초기 개발을 검증하고 기계 가공 알루미늄 대비 경쟁력 있는 후보를 선별했다.
트랙 1: 수지 주입/RTM 제조
제조 개발 시험은 자동차형 소재와 공정으로 시작되었다. SGL 복합재는 고압 수지 전이 성형(HP-RTM, 300bar)과 C T50 표준 모듈러스 50K 탄소 섬유 논크림프 패브릭(독일 바커스도르프 SGL 카본)을 사용하여 RI-RAPM-009, RI-RAPM-002, RI-RAPM-003 세 가지 부품 형상으로 제작했다. 이는 고품질 완제품에 필요한 프리폼 파라미터를 식별하기 위함이었다. 갭 주입(압축 RTM, C-RTM)도 보잉 세인트루이스의 PtFS 시스템을 사용하여 RI-RAPM-003에 시험되었다.
전산 유동 모델링을 통해 수지 주입 공정을 최적화하고 주입 시나리오를 평가했다. 툴링 접근법은 다양한 프리폼 형상에서 장력을 언제 어떻게 가할지 평가하여 섬유 왜곡을 최소화했다. 이러한 설계 변경은 수정된 C-채널 형상에서 검증되었고 CT 분석이 수행되었다. 교훈은 후속 C&T 단계에서 저압 RTM(LP-RTM)으로 전환하여 비용을 절감하는 데 적용되었다.
딥드로 챌린지 부품
제조 개발 시험 결과를 바탕으로 챌린지 및 전환 시험이 개발되었다. RI-RAPM-004 딥드로 챌린지 부품(그림 3)에도 모델링이 완료되었는데, 이 부품은 직사각형에서 V자 형상으로 전이되는 5cm 및 10cm 두 개의 딥드로 영역을 특징으로 한다. 생산 팬 어셈블리에서 영감을 받은 복잡한 형상은 불균일한 수지 흐름 경로를 보장한다. 헌츠만(스위스 바젤)은 PAM RTM 소프트웨어(ESI 그룹, 프랑스 파리)를 사용하여 LP-RTM 공정용 FAF2 2액형 에폭시(헌츠만, 미국 텍사스주 더 우들랜즈)와 SGL 카본 NCF 150g/m² 바이액시얼 및 190g/m² 단방향(UD) 보강재로 유동 모델링을 수행했다.
RI-RAPM-004는 스킨용 프리폼 1개, 각 딥드로 섹션용 프리폼 1개, 빌드업 영역 2개로 구성된다(그림 3). 설계된 패널 두께를 충족하기 위해 이 프리폼 요소들에 서로 다른 적층이 사용되었다(「RAPM의 복잡한 형상 부품 제조」 참조).
"저압 프리포밍과 LP-RTM으로 강철 대비 비용 효율적인 툴 사용이 가능했다: 수동 작동 클램프가 있는 프리폼 툴은 폴리우레탄 기반 라쿠툴 소재(독일 그라펜베르크 RAMPF 툴링 솔루션)로 제작되었고, 경화 툴은 5083 알루미늄으로 제작되었다."
초기 RI-RAPM-004 시험에서 출구 근처 유동에서 예상치 못한 이상 현상이 발생해 표면 플라이가 들뜨며 섬유 왜곡을 일으켰다. 입구와 출구를 반전시켜 문제를 해결했다. 주입 후 130°C 툴에서 초기 경화한 부품은 180°C에서 60분 후경화 후 순형상으로 가공되었다. 고품질 부품 10개가 보잉에 납품되어 자동 초음파 시스템(AUSS) C-스캔을 받았다.
완성된 챌린지 부품은 완전 통합, 우수한 섬유 정렬, 양호한 품질을 보였다. 유리 전이 온도 197°C, 섬유 부피 분율(FVF) 49.5%를 나타냈으며 이는 사용된 NCF의 전형적인 수치다. 부품 적층 피스 수가 기존 프리프레그 공정 대비 3분의 2 이상 감소했고, 터치 노동력은 약 90% 감소한 것으로 추정된다. RAPM은 항공우주 인증 수지와 패브릭으로도 챌린지 부품을 제작하여 개발된 툴과 공정의 적응성을 테스트했으며, 비파괴 검사(NDT) 생산 요건을 통과하는 부품을 제작했다.
트랙 2: 열경화성 프리프레그 성형
제조 개발용 열경화성(TS) 프리프레그 부품 3개는 솔베이의 영국 히아노 응용 센터에서 스프링 프레임 스탬핑 및/또는 이중 다이어프램 성형(DDF)으로 제작되었다. 모든 부품은 솔베이 수지 기반 에폭시 프리프레그(CYCOM 5320-1, CYCOM 970, CYCOM EP-2750 항공우주 시스템)를 사용했다. "CYCOM 5320-1은 비오토클레이브(OOA) 부품의 표준이지만 오토클레이브용 인증 시스템으로도 사용된다"고 한은 말한다. "CYCOM 970은 용제 대 핫멜트 프리프레그 옵션이며, EP-2750은 공정의 물리학과 동역학에 최적화되어 프레스 성형용 시스템으로 최고의 부품을 생산한다."
스프링 프레임 스탬핑과 DDF는 열경화성 프리프레그를 절단, 적층, 2D 프리폼으로 통합한 후 예열하여 매칭된 금속 툴에 넣고 기존 유압 플래튼 프레스에서 성형하는 등온 압축 성형 공정이다. 프리폼은 스프링 프레임(그림 4)에 의해 장력 상태로 유지되어 성형 중 압축 구역에 의한 주름을 줄인다. 대안적으로 DDF는 프리폼을 두 개의 다이어프램 사이에 샌드위치하여 금형 세척과 이형제 필요성을 없앤다. 프리폼은 한 쪽 다이어프램에 테이프로 고정되어 본질적으로 장력 상태를 유지하지만, 스프링 프레임만큼 직접적이거나 조절 가능하지는 않다. RAPM에서는 시뮬레이션을 통해 각 부품별로 스프링 종류, 위치, 장력을 최적화했으며 스프링 프레임도 최적화했다. 예를 들어 비드 패널 TS-RAPM-009는 프레스 닫힘과 병행하여 차지의 성형을 조절할 수 있도록 상하 작동 가능한 프레임을 사용했다.
RAPM은 치수 안정성이 확보된 부품을 15~30분 초기 경화 후 제거하고 배치 후경화하여 속도 능력을 높였다. 단일 툴셋으로 부품군도 조사했다(예: 날개 길이를 따라 세 가지 다른 플랜지 각도를 가진 C-채널)하여 셀 활용도를 극대화했다. RAPM TS 접근을 이끈 기타 목표:
- 자동 적층 및 성형으로 수작업 최소화
- 177°C 경화로 항공우주 기계적 성능 달성
- 툴셋당 1,000개 이상 생산 가능한 강철 툴링
개발에서 '웨이브' 챌린지 부품으로
열경화성 프리프레그 제조 개발 부품은 충분한 부품 품질에 도달할 때까지 한 번에 하나의 변수를 인덱싱하며 성형되었다. 프레스 닫힘 속도, 위치, 압력 등의 변수가 평가되었으며, 재료를 유변학 곡선의 올바른 지점에서 통합하여 내부 정수압을 생성하고 수지 유출을 최소화하며 경화가 너무 진행되어 크랙이 유발되는 것을 방지하는 것을 목표로 했다. 성형 파라미터가 설정되면 3~5개 부품을 제작하여 공정 반복성을 검증하고 품질을 테스트했다. 비드 패널은 높은 통합 압력(20.7bar)으로 인해 0.5% 미만의 기공률을 보였다. 반복 가능한 고품질 리브도 생산되었다.
교훈은 골판 '웨이브' 챌린지 부품 TS-RAPM-012에 적용되어 12.7mm 타이트한 반경 곡률을 가진 형상에서 두께 6.3mm(공칭)의 UD 라미네이트 압축 성형을 시연했다. 요건 충족을 위해 중간 모듈러스(IM7; 헥셀, 미국 코네티컷주 스탬포드) 탄소 섬유 UD 테이프의 준등방성 적층을 사용했다. 외부 층은 스타일 108 유리 섬유 패브릭과 솔베이 THORNEL T650 표준 모듈러스 탄소 섬유 8해새틴 패브릭으로 UD 섬유를 보호하고 금속 부품과 결합하는 면의 갈바닉 부식을 방지했다. 솔베이 CYCOM 5320-1 에폭시 수지 사용으로 30분 이하 등온 경화 사이클과 177°C에서 2시간 독립 후경화가 가능했다.
웨이브 챌린지 부품은 보잉의 PtFS 작업 셀과 통합 진공 및 수지 씰이 있는 P20 강철 몰드 면으로 성형되었다. 툴 캐비티는 소재 수지 함량 변동을 고려하여 공칭 라미네이트 두께보다 얇게 설계되어 내부 정수압을 유지하여 고품질 부품을 생산했다.
세 가지 공정 파라미터를 테스트했는데, 콜드 포밍(열 없이 플라이 예비 성형), 핫 디벌크 예비 통합, 프리폼 예열이 포함되었다. 콜드 포밍은 시간 소모가 크고 도움이 되지 않아 배제되었다. 예비 통합의 경우 라미네이트를 우븐 유리 섬유 브리더가 있는 플레이트에 진공 백킹하고 116°C 오븐에서 40분간 풀 진공으로 디벌크했다. 산업 생산에서는 자동 적외선 예열이 표준이나, 이 시험에서는 프리폼을 뜨거운 금형(179°C)에 넣고 3분간 접촉하지 않을 만큼만 닫은 후 압축 성형했다.
완료된 9회 시험(#0-8) 중 8번째가 가장 높은 품질의 부품을 생산했는데, 주로 예비 통합 덕분이었다. 이 부품에서 채취한 시편은 두께(다른 부품들의 이슈)와 라미네이트 품질을 충족했으며 섬유 부피 59~63%, 기공 함량 0~0.6%를 기록했다.
트랙 3: 블래더 성형 열가소성 리브 및 C-채널
RAPM은 제조 개발 시험에서 TP-RAPM-002 리브를 단일 단계 압축 성형으로 원료에서 완성된 복잡한 부품까지 시연하기 위해 선택했고, TP-RAPM-003 커브드 채널은 2단계 접근법으로 시연했다. 보잉 세인트루이스는 아큐다인 시스템즈(미국 델라웨어) 프레스로 -002 리브를 성형했고, PtFS 장비로 -003 C-채널용 블랭크를 통합했다. 2단계에서 ATC 매뉴팩처링이 C-채널 블랭크를 스탬핑하여 최종 부품을 제작했다.
-002 리브에는 솔베이 공급 12인치 폭 UD 테이프(12K AS4D 탄소 섬유/폴리에테르케톤케톤(PEKK))를 사용했다. -003 C-채널에는 크레이머 패브릭스(미국 뉴햄프셔주 도버) 패브릭(3K AS4 무처리 탄소 섬유 2x2 트윌, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 분말 코팅)을 사용했으며, 섬유 면중량 250g/m², 수지 함량 42%였다.
열가소성(TP) 성형 이슈
TP 복합재는 열경화성 수지보다 높은 온도에서 가공된다(PEEK 390°C, PEKK 375°C). 이는 여러 문제를 야기한다. 이러한 고온 공정을 견딜 수 있는 툴링 소재가 제한적이다. 또한 부품 가공 온도와 탈형 온도 간의 큰 온도 차이로 균일한 툴 온도 유지가 어렵다. 해결책은 열침지와 느린 가열/냉각 램프인데, 이는 사이클 타임을 늘린다.
고온은 열팽창 계수(CTE) 문제도 일으킨다. 툴링 소재의 CTE가 TP 라미네이트와 달라 TP 라미네이트가 툴에서 수축하여 가압이 감소하고 완전 통합을 방해할 수 있다. 또한 TP 라미네이트 CTE는 탄소 섬유 방향으로는 일정하나 수직 방향으로는 바이리니어 곡선을 보여 가열/냉각 시 평면 내외에서 다른 수축이 발생하며 이는 툴링 설계에서 고려해야 한다.
수지가 액체에서 고체로 변하며 부피가 감소함에 따라 TP 라미네이트가 툴링에서 수축할 수도 있다. 임계적인 수지 매트릭스 결정화가 일어나는 냉각 단계에서 온도 균일성과 라미네이트 압력의 정밀한 제어가 완제품의 고품질 특성 확보에 필수적이다.
또 다른 이슈는 성형 중 용융된 TP 액체를 담기 위해 툴이 완전히 밀봉되어야 한다는 점이다. "375~390°C에서 툴을 밀봉하는 것은 어렵다. 이 온도와 300~500psi 이상의 TP 성형 압력을 견딜 수 있는 순응성 가스켓이 거의 없기 때문"이라고 한은 말한다. "금속 가스켓이나 매칭 금속 툴링으로 밀봉 기능을 제공하는 것으로 제한된다. 엘라스토머 툴링이 매우 유용하겠지만 현재 모든 엘라스토머는 TP 성형 온도에서 분해된다."
보잉 세인트루이스는 수직 작동만 하는 유압 프레스에서 리브의 수직 요소에 수평 압력을 가하기 위해 새로운 툴링이 필요했다. 해결책은 얇은 알루미늄 블래더(TP-RAPM-003에도 유사 시스템 사용, 그림 5)였다. 고온에서 불활성 아르곤 가스로 가압된 블래더가 팽창하여 통합 중 모든 부품 표면에 균일한 압력을 가했다.
상하 툴은 410 스테인리스강으로 제작되어 UD 탄소 섬유/PEKK 라미네이트의 평면 내 CTE와 매칭되었다. 프레스 사이클 중 상부 툴(블래더 포함)이 하강하여 레이업을 하부 툴의 암 캐비티로 서서히 눌렀다. 블래더는 이 단일 단계 공정에서 비통합 테이프 프리폼의 부피를 수용하기 위해 최종 부품 두께보다 30% 작게 제작되었다. 이 툴은 기존 프레스에 장착되었으며 전기 가열 카트리지가 12개 독립 제어 존으로 배선되었고(프레스 플래튼의 6개 메인 존 추가), 리브의 플랜지와 웹의 툴 표면 온도를 제어했다.
이 성형 시험은 합격 가능한 NDI 결과를 가진 복합 부품을 생산했다. 그러나 블래더 툴 설계는 부품의 타이트한 내경 반경으로 레이업 성형 개선과 균일한 표면 두께 유지를 위해 추가 개발이 필요하다.
PEEK 패브릭 블랭크 통합
TP-RAPM-003 커브드 C-채널의 경우 분말 코팅된 PEEK 2x2 트윌 패브릭의 벌크 팩터가 상대적으로 높았다. 보잉 세인트루이스는 먼저 레이업을 부품 길이를 따라 32개에서 24개 플라이로 감소하는 테이퍼 단면을 가진 평평한 블랭크로 통합한 후 ATC 매뉴팩처링으로 보내 수직 플랜지가 있는 최종 부품을 스탬핑했다.
리브와 마찬가지로 블래더와 강철 상하 툴을 사용했다. 블래더는 알루미늄보다 파열 저항성이 더 좋은 AZ31 마그네슘으로 변경되었다. C-채널 툴링은 표면 생성 PtFS 성형 셀에서 작동하도록 설계되어 카트리지 히터를 사용한 기존 프레스 대비 더 빠른 가열/냉각이 가능했다.
C-채널 툴링 접근법은 다중 부품에 대한 유연성을 높이기 위해 개발되었다. 레이업을 하부 툴에 놓고 소재의 유리 전이 온도(Tg)까지 가열하여 용융 없이 가소성을 유지했다. 압력 씰 가스켓이 포함된 부피 감소 프레임을 하부 툴 위에 놓고 레이업보다 약간 큰 캐비티를 남겼다(그림 5). 상부 툴을 통해 블래더에 열과 유압을 가해 테이퍼 블랭크에 압력을 가했다. 성형 온도 도달 후 아르곤 가스를 블래더에 공급하여 프레임 캐비티로 내려가 테이퍼 블랭크에 압력을 가했다. 이후 블래더 압력을 유지하면서 툴 온도를 소재의 용융 단계까지 올렸으며, 이는 용융 단계에서 소재가 하부 툴을 가로질러 흐르는 것을 방지했다.
프리포밍 사이클 타임은 블래더와 TP 차지가 공정 온도에 도달하는 55분과 PEEK 결정화 온도 이하로 냉각하는 30분으로 구성되었다. 압력은 1.4~9.7bar 범위에서 고압 탱크와 밸브로 수동 유지되었다. 최근 PtFS 셀에 '프레스클레이브' 시스템이 도입되어 프레스 금형 캐비티 내 진공 및 압력(±3psi)의 오토클레이브급 제어가 향후 자동화될 예정이다.
TP 스탬프 성형
-003 C-채널용 통합 블랭크는 ATC 매뉴팩처링으로 보내 스탬프 성형되었는데, 이는 블랭크를 용융 온도 충분히 위로 가열하여 폴리머 흐름을 보장한 후 급속 닫힘 프레스로 이송하여 신속하게 성형하고 냉각하는 공정이다. 프레스의 성형 툴은 일정 온도로 유지되어 가열/냉각 램프를 없애 빠른 사이클 타임을 가능하게 한다. 툴 온도는 용융 온도와 Tg 사이여야 짧은 시간에 필요한 열가소성 매트릭스 결정화도를 개발하면서 변형 없이 탈형할 수 있다. 임플란트된 열전대가 있는 일련의 블랭크를 사용하여 C-채널 스탬프 성형의 완전한 열 사이클을 검증했다.
애니폼 소프트웨어(네덜란드 엔스헤데)를 사용한 성형 시뮬레이션에서 높은 드레이프성의 PEEK 패브릭 블랭크도 압축 영역(내측 작은 반경 플랜지)에서 주름 위험이 있음을 보였다. 따라서 셔틀 플레이트와 클립으로 구성된 장력 시스템(그림 5)이 매칭 금속 툴이 닫혀 성형될 때 블랭크를 장력 상태로 유지했다. 그럼에도 불구하고 압축 영역의 플랜지 면은 내경에서 섬유가 안쪽으로 밀리면서 버클링이 발생했다. "세 가지 RAPM 트랙 모두 이 부품 제작에 어려움을 겪었다"고 한은 주장한다. "이 형상은 극단적이며 실제 부품이라기보다 성형성의 한계를 시험하기 위해 설계되었다."
제조 개발 시험은 TP-RAPM-008 스킨 액세스 패널 다중 버전, 플랜지에 조글이 있는 TP-RAPM-013 리브, TP-RAPM-017 패널 세 가지 형상을 사용한 블래더 연구 등 챌린지 및 전환 부품으로 이어졌다(그림 2). 보잉 세인트루이스는 TP-RAPM-013 리브(ATC 제작)를 제외한 모든 부품을 제작했다. "이 부품은 일반적으로 패브릭보다 성형이 더 어려운 UD 테이프로 제작되었음에도 매우 잘 성형되었다"고 ATC 매뉴팩처링 R&D 디렉터 트레버 맥크레이는 말한다. 전반적으로 TP 성형 시험은 스탬프 성형이 기존 압축 성형으로는 불가능할 수 있는 복잡한 형상을 생산할 수 있음을 보여주었다.
알루미늄 대비 비용 절감 학습
RAPM은 세 트랙 모두에서 새로운 성형 능력을 입증하고 수많은 교훈을 얻었다. 패드업 위치를 정해 압축 성형 중 미끄러짐 방지부터 부품 형상 가이드라인으로 품질 극대화와 툴링 비용 최소화까지 다양하다. "아웃오브플레인 형상, 반경-두께 비율, 기하학적 세부 사항 간 거리의 영향을 이해하는 것이 소형 부품으로 갈수록 핵심"이라고 한은 관찰한다. "반경, 곡선, 플랜지 각도 같은 형상 표준화는 비용 동인을 완화하는 데 도움이 된다. 예를 들어 툴링 비용 절감, 개발 단계 성형 시험 횟수 감소, 부품군에 표준 AUSS 슈 사용으로 NDI(비파괴 검사) 다중 스캔 필요성 감소 등."
RAPM이 강조한 또 다른 비용 동인은 열경화성 프리프레그 압축 성형 중 시간 소모적인 예비 통합 단계였다. "저벌크 및 고수지 함량 프리프레그는 공정 윈도우를 넓히고 고품질 부품의 반복성을 높인다"고 한은 설명한다. "솔베이는 압축 성형 전 저함침 프리프레그에 적용하여 금형 캐비티 내 정수압을 보장하는 특허 출원 중인 '트랜스포머 필름'을 개발했다."
RAPM은 공식적으로 2020년 가을 종료되지만, 실제 국방 프로그램을 기반으로 선정된 부품들의 현재까지 결과는 복합재가 기계 가공 알루미늄과 경쟁할 수 있음을 보여준다(그림 6). 선정된 수지 주입과 TP 부품은 반복 비용(소재, 기계 시간 등, 비반복 인프라 구축 가정 하에 부품군당 총 부품 수로 계산)을 절감하지만, TS-RAPM-012 웨이브 어셈블리는 기계 가공 알루미늄 대비 7% 비용 증가를 보인다. 그러나 원하는 중량 절감을 달성하며, 헨드릭스가 제시한 마진 내 프리미엄이다: "누구도 복합재가 제공하는 중량 절감을 위해 2배 비용을 지불하지 않는다; 알루미늄 대비 10% 이내여야 한다." 다만 그는 "여전히 툴링과 형상 성형에 필요한 개발 같은 비반복 시간과 비용 이슈가 남아 있다"고 인정한다.
옵션 확장
"수지 주입은 대형 부품에 유리하지만, 소형 부품에는 TS와 TP 스탬핑이 꽤 좋다"고 한은 말한다. "수지 주입의 초기 툴링 비용은 금속 부품이 매우 복잡해 많은 가공이 필요하지 않는 한 극복하기 어렵다."
"열가소성은 대량 생산에 유리하지만, 특정 프로그램의 하청업체가 열가소성 설비를 갖추지 않았을 수 있다. 그러나 열경화성 스탬핑은 저용량 교체 부품에도 매우 좋은 옵션일 수 있다. 국방 분야가 광범위하므로 트레이드 논의에서 하나 이상의 소재와 공정을 갖는 것이 중요하다." 한은 RAPM이 새로운 소재를 발굴하고 항공우주 소재가 자동차형 공정에서 작동할 수 있음을 입증했다고 덧붙인다. "새로운 제조업체들도 참여시켰다."
헨드릭스는 RAPM의 항공우주와 자동차 제조 교류가 유익했다고 동의한다. 또한 솔베이와 SGL이 섬유 왜곡이나 결함 없이 복잡한 형상을 성형하는 능력에 깊은 인상을 받았다. "미적인 자동차 부품을 만드는 데 필요한 것이 실제로는 이점이 있다"고 인정한다. "주름이나 나쁜 표면 마감이 없어야 하며 완벽해야 한다. 하지만 RAPM 부품 성형에 여러 번의 시험과 상당한 개발이 필요했다. 소량 생산을 다루는 국방 프로그램이 이 비반복 엔지니어링에 투자하고 싶어할지 의문이다. 경제성은 사례별이겠지만 툴링과 개발은 여전히 해결해야 할 이슈다." 한은 "우리는 교훈을 공개하여 더 많은 정보로 트레이드 스터디를 가능하게 하고 산업 논의를 위한 합리적으로 개방된 기반을 마련하고 있다"고 덧붙인다. CW는 RAPM이 올해 말 마무리되면 업데이트로 이 논의를 계속할 예정이다.