EU 프로젝트 "ComMunion"은 하이브리드 금속 및 폴리머-매트릭스 복합 재료를 위한 산업 공정을 개발합니다.

최근 몇 년 동안 무게, 따라서 에너지 및 자원을 절약해야 할 필요성에 대한 응답으로 이동성 및 운송 분야의 응용을 위한 더 가벼운 구성 요소에 대한 수요가 급격히 증가했습니다.

강철로 만들어지고 섬유 강화 플라스틱으로 국부적으로 기능화된 하이브리드 구성 요소는 높은 기계적 성능과 낮은 무게를 결합합니다. 이러한 구조의 비용 효율적인 대량 생산에 도움이 되는 제조 공정에 대한 수요가 빠르게 증가하고 있습니다. EU 연구 프로젝트 "ComMUnion"에서 독일 아헨에 위치한 2개의 Fraunhofer Institute for Production Technology(IPT) 및 Fraunhofer Institute for Laser Technology(ILT)는 산업, 연구 및 학계의 14개 파트너와 협력하고 있습니다. , 자동차 및 항공 우주 응용 분야를 위한 금속 및 폴리머 매트릭스 복합 재료를 결합하여 하이브리드 경량 설계를 위한 산업 프로세스 및 솔루션을 개발합니다.

새로운 하이브리드 제조 공정은 레이저 텍스처링과 레이저 보조 테이프 배치의 조합을 기반으로 합니다. 구성 요소는 먼저 레이저를 사용하여 사전 처리되어 특별히 개발되고 정밀하게 정의된 거친 표면 구조를 제공합니다. 질감이 있는 표면을 통해 나중에 강화용으로 사용되는 연속 섬유 강화 열가소성 경량 재료를 강철 부품에 직접 접착할 수 있습니다. 그러면 접착력이 기계적으로 이루어지므로 접착제나 접착제와 같은 추가 전처리 조치나 접착 촉진제가 필요하지 않습니다.

보강 요소는 섬유 강화 열가소성 수지로 만들어지며 특히 예상 하중에 맞게 조정되고 테이프 배치 프로세스를 사용하여 구성요소에 결합됩니다. 레이저는 강철에 대한 접합 영역의 열가소성 테이프를 국부적으로 가열합니다. 매트릭스 재료가 녹아 레이저 질감의 공동으로 흐릅니다. 용융물이 응고된 후, 단방향 섬유가 포함된 테이프가 강철 부품의 거칠어진 표면에 부착됩니다.

대량 생산에 적합한 복합 공정

이 두 가지 레이저 공정을 결합하는 이점은 부품의 무게를 크게 증가시키지 않으면서 부품의 기계적 특성을 국부적으로 개선해야 할 때 정확하게 나타납니다. 이 프로세스는 테이프 배치 후 재료를 통합하기 위해 경화 작업과 같은 추가 후처리 단계가 필요하지 않기 때문에 대량 생산에 특히 적합합니다. 또한 정밀 국부 가열은 두 재료를 결합하는 동안 왜곡과 잔류 응력을 줄입니다. Fraunhofer ILT에서 개발된 레이저 텍스처링 프로세스는 텍스처가 필요한 위치에 정확하게 금속 표면에 재현 가능한 방식으로 적용될 수 있습니다. 또한 레이저는 도구 마모의 영향을 받지 않습니다.

첫 번째 하이브리드 자동차 차체 부품은 이미 데모 구성 요소로 완성되었습니다.

연구 파트너는 개념 증명의 형태로 프로세스의 적용 가능성을 검증하기 위해 고강도 강철과 단방향 섬유 강화 열가소성 테이프로 만든 첫 번째 시연 부품을 완성했습니다. 두 명의 Fraunhofer 연구원 Kira van der Fraunhofer ILT의 Straeten과 Fraunhofer IPT의 Tido Peters는 ComMUnion 프로젝트의 일환으로 공정 조합의 기능을 테스트하고 입증하기 위해 자동차 산업의 차체 부품인 하이브리드 경량 로커 패널을 제조했습니다.

프로젝트 파트너는 2019년 3월 12일부터 14일까지 파리에서 열린 경량 건설 무역 박람회 JEC World에서 AZL이 주최한 "Composites in Action Area"에서 전문 방문객들에게 구성 요소를 선보였습니다.

"ComMunion" 프로젝트는 보조금 계약 번호 680567에 따라 유럽 연합의 Horizon 2020 연구 및 혁신 프로그램에서 자금을 지원합니다.