프라운호퍼 IPT, JEC World 2019에서 하이브리드 제조 혁신 강조

프라운호퍼 생산기술연구소(IPT, 독일 아헨, 5/D17)는 프라운호퍼 레이저 기술 연구소(ILT, 아헨)와 EU 연구 프로젝트 ComMUnion에서 14개 산업 파트너와 협력하여 수행한 작업을 강조했습니다. 자동차 및 항공우주 적용 분야를 위해 금속과 폴리머 매트릭스 복합재를 결합한 하이브리드 경량 설계를 위한 산업 공정과 솔루션 개발이 목표입니다.

프라운호퍼 IPT에 따르면 새로운 하이브리드 제조 공정은 레이저 텍스처링과 레이저 보조 테이프 배치의 결합에 기반합니다. 이를 위해 구성품은 먼저 레이저를 사용하여 특별히 개발된 정의된 거친 표면 구조로 사전 처리됩니다. 텍스처링된 표면은 나중에 보강용으로 사용될 연속 섬유 강화 열가소성 경량 소재가 강철 구성품에 직접 결합될 수 있게 합니다. 결합은 기계적이며, 접착제나 본딩 에이전트 같은 추가 전처리 조치나 접착 촉진제가 필요 없습니다.

예상 하중에 맞게 특별히 적응된 열가소성 섬유 강화 복합재로 만든 보강재는 테이프 배치 공정을 사용하여 구성품에 결합됩니다. 레이저는 접합 영역에서 열가소성 테이프를 국부적으로 가열하여 강철에 접합합니다. 매트릭스 소재가 녹아 레이저 텍스처링된 공동으로 흐릅니다. 용융 소재 응고 후 임베디드 단방향 섬유를 가진 테이프가 강철 부품의 거칠어진 표면에 부착됩니다.

프라운호퍼 IPT에 따르면 이 두 레이저 공정 결합의 장점은 구성품 기계적 특성을 국부적으로 개선하면서 구성품 중량을 크게 증가시키지 않을 때 드러납니다. 이 공정은 테이프 배치 후 경화 작업 같은 추가 후처리 단계가 필요하지 않아 대량 생산에 특히 적합하다고 프라운호퍼 IPT는 말합니다. 또한 정밀한 국부 가열은 두 소재 결합 시 변형과 잔류 응력을 줄인다고 합니다. 프라운호퍼 ILT에서 개발된 레이저 텍스처링 공정은 텍스처가 필요한 위치에서 금속 표면에 재현 가능하게 적용될 수 있습니다. 또한 레이저는 툴 마모가 없습니다.

공정 실행 가능성을 입증하기 위해 연구 파트너들은 고강도 강철과 단방향 섬유 강화 열가소성 테이프로 만든 첫 시연기 구성품을 완성했습니다. 두 프라운호퍼 연구원, 프라운호퍼 ILT의 키라 반 데어 스트라텐과 프라운호퍼 IPT의 티도 피터스는 하이브리드 경량 로커 패널, 자동차 산업용 차체 부품을 제조하여 ComMUnion 프로젝트 일환으로 공정 결합 기능성을 테스트하고 입증했습니다. 이 구성품은 프라운호퍼 부스에 전시될 예정입니다.

ComMUnion 프로젝트는 유럽 연합 Horizon 2020 연구 및 혁신 프로그램의 보조금 협정 번호 680567로 지원됩니다.

ComMUnion 연구 프로젝트 유럽 파트너:

• 아이멘 테크놀로지 센터, 스페인(코디네이터)
• 오토텍 엔지니어링, AIE, 게스탬프 그룹 일부, 스페인
• AFPT GmbH, 독일
• 뉴 인프라레드 테크놀로지스 SL, 스페인
• 테크나톰 SA, 스페인
• 모티필 로보틱스 SA, 포르투갈
• 필립스 포토닉스 GmbH, 독일
• 제조 시스템 및 자동화 연구실(LMS) — 파트라스 대학, 그리스
• 코임브라 대학, 포르투갈
• 미슬러 소프트웨어, 프랑스
• 아시투리 엔지니어링 SL, 스페인
• CASP SA, 그리스
• 루노부 GmbH, 독일
• ESI 그룹, 프랑스