트랙와이즈, 26미터 플렉시블 인쇄 회로 달성으로 UAV 배선 무게 60% 절감

무제한 길이의 플렉시블 인쇄 회로

올해 초, 트랙와이즈(Trackwise, 영국 글로스터셔)는 태양광 무인 항공기(UAV)의 날개 전체에 전력과 제어 신호를 분배하기 위해 26미터 길이의 다층 플렉시블 인쇄 회로(FPC)를 출하했습니다. 이는 역대 최장 길이로 여겨집니다. 실제로 트랙와이즈는 이 차량에 50개 이상의 FPC를 공급하여, 항공기 전력 및 제어용 기존 와이어 하니스 대비 무게를 60% 절감했습니다.

이 중량 절감은 미국산 UAV가 더 높은 탑재량과/또는 향상된 속도와 항속거리를 달성할 수 있게 합니다. 트랙와이즈는 개선된 하니스 기술(IHT), 특허받은 릴-투-릴 제조 기술을 사용하여 FPC를 제조합니다. IHT는 기존 제조 한계(대부분 FPC를 2미터 미만으로 유지)를 극복하고 트랙와이즈가 무제한 길이의 FPC를 생산할 수 있게 합니다.

트랙와이즈가 제조한 5미터 길이 6층 플렉스 PCB.

26미터 날개 폭 UAV용으로 트랙와이즈가 납품한 FPC는 폴리이미드 기판 기반이었습니다. 평면 구조는 기존 배선보다 열을 더 잘 방출하여 구리 도체 단위 중량당 더 높은 전류 운반 용량을 가능하게 합니다. 기타 이점으로는:

• 인쇄 제조로 회로 일관성 보장
• 필요한 연결 지점이 적어 신뢰성 향상
• FPC가 와이어 하니스보다 설치가 쉬워 차량 조립 시간과 비용 절감

트랙와이즈 CEO 필립 존스턴(Philip Johnston)에 따르면, 이러한 길고 가볍고 유연한 다층 인쇄 회로 기판(플렉스 PCB)에 대한 많은 새로운 항공우주 및 자동차 응용 분야가 등장하고 있습니다. 두 산업 모두 더 많은 센서와 제어가 필요함과 동시에 전기화로의 전환을 겪고 있습니다.

복합재에 FPC 임베딩?

트랙와이즈가 이 FPC를 복합재에 임베딩하는지 궁금해하며 닐 바틀렛(Neil Bartlett, 트랙와이즈 영업 및 마케팅 이사)과 논의를 시작했습니다. "우리의 3월 보도자료에서 강조된 UAV 응용의 경우, 플렉스(플렉시블 PCB)는 복합재에 임베딩되지 않았습니다."라고 그는 인정합니다. "그러나 그들의 평면 특성은 복합재에 임베딩되어 다기능 구조를 가능하게 하는 데 완전히 적합합니다. 우리는 항공우주, 방위, 건설을 포함한 광범위한 가능한 응용 분야에 걸쳐 전력 및 신호 변형 모두에서 플렉스 통합에 대한 예비 논의 중입니다. 트랙와이즈는 또한 안테나를 복합재 및 항공기 구조에 통합하기 위한 혁신 기술 개발을 위한 11개 파트너 컨소시엄인 ACASIAS(Advanced Concepts for Aero‑Structures with Integrated Antennas and Sensors) 회원입니다." (https://www.acasias-project.eu/)

통합 블레이드 VHF(초고주파) 안테나가 있는 스마트 윙렛.

Ku-대역 SATCOM 안테나 어레이 통합을 위한 보강 오쏘그리드 동체 패널.

최소 중량 영향으로 CROR 캐빈 소음 감소를 위한 능동 구조 음향 제어 시스템. 출처 | https://www.acasias-project.eu/files/Acasias_poster_v2.pdf

바틀렛은 IHT로 만든 플렉스 PCB와 복합재가 시장에 제공하는 것에서 매우 시너지적이며, 그들을 결합/임베딩하는 것의 이점이 매력적이라고 말합니다. 여기에는:

• 중량 절감 (고정 장치 제거)
• 복합재가 제공하는 향상된 견고성/보호 = 향상된 신뢰성/유지보수 감소
• 공간 엔벨로프 감소 = 향상된 탑재 능력/구조 효율성
• 설치 개선 = 노동 접점 감소(신뢰성 향상), 시간 및 비용 감소

이 데모 플렉스 안테나는 트랙와이즈가 록우드 복합재(Rockwood Composites)와 협력하여 유리 섬유 복합재에 임베딩하여 JEC World 2019에서 전시했습니다. 출처 | Trackwise

앞으로의 전진

IHT 매출은 2018년 초 7개에서 2019년 3월 45개로 고객과 개발 기회가 증가하며 217% 증가했습니다. 트랙와이즈는 또한 두 개의 새로운 공정 라인을 설치했습니다.

여러 ACASIAS 프로젝트가 2019 유럽 다기능 구조 회의(EMuS, 6월 11-12일, 스페인 바르셀로나)에서 발표될 예정이며, 이는 ACASIAS 코디네이터인 하르멘 스히퍼스(Dr. Harmen Schippers, 네덜란드 항공우주 센터 NLR, 마르크네세) 박사가 공동 의장을 맡습니다. 하이라이트에는:

• 에어버스 디펜스 앤 스페이스가 Ka 대역에서 작동하는 전자 조향 SATCOM 안테나를 여객기 윙-투-퓨질라지 페어링에 임베딩하는 것 탐구. 이 프로젝트는 클린 스카이 2에서 부분적으로 자금 지원되며 GILAT, RAYSAT, FBM 복합재 소재 파트너 포함.
   
• NLR이 무선 투과성 유리 섬유 스킨과 탄소 섬유 복합재 리브를 사용하여 복합재 동체에 정사각형 안테나 요소를 통합하기 위한 오쏘그리드 구조 탐구.
   
• 독일 항공우주 센터(DLR)와 중국 AVIC 베이징 항공소재연구원(BIAM)이 재활용 탄소 섬유를 사용하여 생체 복합재의 기계적 강도와 다기능 측면을 증가시키는 것 조사, EMI 차폐와 낙뢰 보호(LSP)를 위한 전도성 복합재 살펴봄, ECO-COMPASS 프로젝트 통해.