에어로라스, 첨단 제조용 탄소섬유사 생산 가속화

에어로라스(독일 뮌헨)는 불연속 탄소섬유 필라멘트를 열가소성 섬유와 결합하여 적층 제조, 3D 프린팅 및 기타 복합재 제조 공정에 잠재적 적용 가능한 얀 소재를 만드는 방적 공정을 개발했습니다.

에어로라스의 기술은 전통적인 방적의 파생물로, 링 스피너(사진 참조)를 사용합니다. 에어로라스 전무이사 미하엘 무트는 세계 얀의 80%를 방적하는 이 링 스피너가 탄소섬유 필라멘트와 호환되지 않는다고 지적합니다. 링의 '트래블러(traveler)'가 링 중앙에 위치한 보빈(콥)으로 필라멘트를 안내하는데, 너무 날카로워 탄소섬유 필라멘트가 끊어집니다.

이 문제를 해결하기 위해 에어로라스는 수십 년간 수백 가지 산업 적용 분야에 개발해 온 에어 베어링 기술로 눈을 돌렸습니다. 에어 베어링은 이름 그대로 가압 공기로 두 마찰면 사이에 간격을 만들어 전통적인 금속 베어링을 대체합니다.

이 기술을 이용해 에어로라스는 방적 링을 재고하여 이중 링(링 안의 링) 설계를 만들었고, 두 링 사이 간격에 가압 공기를 공급하여 회전을 용이하게 했습니다. 이 설계는 전통적인 트래블러 필요성을 없애고 탄소섬유 필라멘트를 끊지 않는 곡선형의 둥근 트래블러로 전환할 수 있게 했습니다(사진 및 비디오 참조).

무트는 회사가 지난 몇 달간 다양한 길이의 탄소섬유로 작업하며 열가소성 섬유와 결합해 방적 공정의 최적 섬유 길이를 결정했다고 말합니다. 예비 결과에 따르면 이상적인 탄소섬유 필라멘트 길이는 약 80mm라고 합니다. 회사는 다진 탄소섬유와 폴리아마이드 6(PA6)을 결합한 프로토타입 얀을 만들어 적층 제조업체 평가용 샘플로 제공했습니다. 예비 피드백은 긍정적이라고 무트는 말합니다. 또한 에어로라스는 파리 JEC World 2019(3월 12-14)에 소재를 가져가 소재 공급업체와 OEM들로부터 강한 관심을 받았습니다.

무트는 공정이 기술 섬유를 어떤 열가소성 섬유와도 결합할 수 있지만, 지금까지 회사의 작업 대부분은 탄소섬유에 집중되었다고 말합니다. 특히 에어로라스는 재활용 탄소섬유에 이상적인 표적으로 방적 공정을 봅니다. 무트는 대부분의 재활용 탄소섬유가 논우븐 형태로 전환되어 유용하지만 섬유에 내재된 기계적 특성을 활용하지 못한다고 지적합니다.

"에어버스와 보잉은 많은 스크랩을 가지고 있으며 이를 사용 가능한 제품으로 가져올 솔루션이 필요합니다."라고 무트는 말합니다. "우리는 실제로 이를 업사이클링이라고 부르기를 선호합니다. 우리 공정은 탄소섬유를 같은 방향으로 정렬되게 하여 가치를 보존하기 때문입니다." 무트는 또한 얀이 유연하고 작은 굽힘 반경을 가져 3D 프린팅에 이상적이라고 언급합니다.

무트에 따르면 에어로라스의 다음 단계는 방적 기술의 산업화와 상용화입니다. 얀 방적은 에어로라스 핵심 사업 범위 밖이므로 목표는 새 법인 설립, 엔지니어 고용, 생산 규모 방적기 구축입니다. 그러나 이는 상당한 투자가 필요하며, 무트와 팀은 관심 있는 투자자들로부터 현재 자금을 모색 중입니다.

자세한 정보는 www.aerolas.de/en/main/textile_technology.htm 방문 또는 js@aerolas.de 이메일 문의.