토레이 최초 LM-PAEK 라미네이트, 클린 스카이 MECATESTERS 프로젝트용 생산

출처 | KVE 컴포지츠 그룹

토레이 어드밴스드 컴포지츠(모건 힐, 캘리포니아, 미국)의 LM-PAEK 단방향(UD) 테이프로 만든 첫 번째 라미네이트가 MECATESTERS 클린 스카이 2(Clean Sky 2) 프로젝트를 위해 열가소성 복합소재 연구 센터(TPRC, 엔스헤데, 네덜란드)에서 오토클레이브 공정으로 제작되었습니다. 이는 클린 스카이 2 대형 여객기 이니셔티브 내 30개월 프로젝트(JTI-CS2-2018-CFP08-LPA-02-25)의 일환으로 생산, 용접, 테스트될 수많은 라미네이트의 첫 번째입니다. MECATESTERS는 UD 테이프로 만든 열가소성 복합소재 라미네이트의 유도 용접과 전도 용접을 산업화된 항공기 애플리케이션용으로 검증하는 것을 목표로 합니다.

프로젝트 배경 및 목표

2019년 4월 착수한 이 프로젝트에서 KVE 컴포지츠 그룹(헤이그, 네덜란드)과 레스콜(Rescoll, 페삭, 프랑스)은 프로젝트 리더인 GKN 포커(GKN Fokker, 호헤베인, 네덜란드)와 협력해 UD 테이프 기반 라미네이트의 용접 계면 미세역학적 거동에 대한 이해를 높이고자 합니다. 현재 이러한 이해는 탄소 패브릭 기반 라미네이트에 한정되어 있습니다. 노화, 치유, 공정 파라미터, 내구성 등의 이슈를 더 자세히 조사해 일관된 접근법을 개발해야 합니다. 이는 항공우주 분야에서 이러한 기술의 광범위한 사용으로 나아가는 핵심 단계입니다.

이 프로젝트는 클린 스카이 2에서 항공우주용 탄소섬유 강화 열가소성 복합소재에 가장 유망하고 성숙한 두 가지 열가소성 용접 방법으로 식별된 유도 용접(induction welding)과 전도 용접(conduction welding)의 여러 측면을 조사합니다.

• 유도 용접: KVE 컴포지츠 그룹이 개척하고 지속 개발해 항공우주 구조물의 연속 용접에 상용화. GKN 포커가 걸프스트림 G650과 다쏘 6X 러더 및 엘리베이터 생산에, 아비아콤프(Aviacomp)가 에어버스 A220 연료 탱크 접근 패널 용접에 상용 활용.
• 전도 용접: GKN 포커가 TAPAS-2 프로젝트에서 스팟 용접 용도로 개발. 주요 목표는 UD 탄소섬유/LM-PAEK 테이프 기반 전형적인 동체 열가소성 부품에 이 두 용접 방법을 평가·검증하고 미세역학적 거동에 대한 포괄적 이해를 개발하는 것.

4대 핵심 목표

제안된 30개월 내 프로젝트를 현실적이고 달성 가능하게 만들기 위해 네 가지 핵심 목표가 설정되었습니다:

• 표면 상태가 용접 계면에 미치는 영향 평가
  다양한 표면 유형에 대한 상세 검토로 생산 및 유지보수에 대한 표면 상태 관련 명확한 가이드라인 제공
• UD 탄소섬유/LM-PAEK 부품 내구성에 대한 노화 영향 조사
  노화의 내구성 영향 평가를 통해 권장 유지보수 주기, 엔지니어링 공차, 수명 설정 위한 정보 제공
• 용접 방법별 공정 윈도우 비교
  두 용접 방법을 추가 조사해 UD 탄소섬유/LM-PAEK 부품 열가소성 용접에 산업적으로 적합한 고성능·고품질 솔루션 제공
• 기계적 테스트로 용접 조인트 성능 검증
  용접된 열가소성 어셈블리의 미세구조 거동 상세 분석으로 최적 접합 기술 선정 및 적용

자세한 정보는 KVE 컴포지츠(https://www.linkedin.com/posts/kve-composites-group_the-first-laminate-from-torays-lm-paek-tape-activity-6585435446799540224-kiIl) 및 레스콜(https://www.linkedin.com/company/rescoll/) 링크드인 참조.