JEC World 2019 프리뷰: 엔겔(Engel)의 최첨단 복합소재 가공 기술

엔겔, JEC World 2019에서 혁신적인 복합소재 공정 기술 선보여

2019년 JEC World에서 엔겔 오스트리아(Engel Austria, 오스트리아 슈베르트베르크)는 유기 시트 및 단방향 테이프 가공, 인시투 중합(In-situ polymerization), 고압 수지 이송 성형(HP-RTM), SMC 유동 성형 기술 등을 전시했습니다.

오가노멜트(Organomelt) 공정: 열가소성 복합소재의 효율적 성형

엔겔은 전시회에서 오가노멜트 공정을 시연하며 샘플 부품을 선보였습니다. 이 공정은 유기 시트 및 단방향 테이프와 같은 열가소성 섬유 복합소재 프리프레그를 성형 및 기능화하는 기술입니다. 예를 들어, 열성형 직후 열가소성 수지로 보강 리브나 조립 요소를 오버몰딩할 수 있어 완전 자동화된 고효율 제조 공정이 가능합니다. 엔겔에 따르면 미국에서는 이 기술을 활용해 낮은 무게와 우수한 충돌 특성을 가진 까다로운 구조 부품을 대량 생산하고 있습니다. 엔겔은 듀오 사출 성형기, 여러 대의 이지스(easix) 관절 로봇(금속 인서트 준비 및 유기 시트 핸들링용), 바이퍼(Viper) 직교 로봇, 엔겔 적외선(IR) 오븐을 통합 시스템 솔루션으로 공급해 자동화된 대량 생산을 실현했습니다.

오가노멜트 기술은 열가소성 매트릭스를 가진 유기 시트 및 단방향 유리/탄소 섬유 강화 테이프에 적합합니다. 효율성을 높이기 위해 섬유 스택을 사출 성형 공정 주기 내에서 인라인으로 적층 및 통합할 수 있습니다. 사출 성형기, 로봇, IR 오븐 외에도 자사 개발 설계 부서의 광학 이미지 처리 기능이 있는 픽앤플레이스 테이프 적층 장치가 사용됩니다. 또한 파트너사 필(Fill, 오스트리아 구르텐)과 협력해 서로 다른 벽 두께를 가진 섬유 스택용 통합 유닛을 최근 제품군에 추가했습니다.

인시투 중합: ε-카프롤락탐을 이용한 현장 중합 및 기능화

또 다른 전시 기술은 ε-카프롤락탐의 인시투 중합을 통한 섬유 강화 플라스틱 복합소재 지지 구조물 제작 및 사출 성형에서의 기능화입니다. 엔겔 V-듀오 수직 사출기에서 반응 공정과 사출 성형 공정이 병렬로 진행됩니다. 용융 ε-카프롤락탐의 낮은 점도 덕분에 성형된 건식 강화 직물이 특히 잘 젖게 되어, 폴리아미드 6(PA6)로 중합 시 강한 결합이 형성된다고 합니다. 이는 금형의 두 번째 캐비티에서 유리 섬유 강화 PA6로 만든 보강 리브와 윤곽을 오버몰딩해 기능화됩니다. 엔겔은 고체 단량체를 녹여 인시투 중합에 필요한 대로 가공할 수 있는 능력을 시장에 최초로 도입한 공급업체로, 이로 인해 열적 부하가 감소하고 결과적으로 제품 품질이 향상된다고 설명합니다. 낮은 작동 높이는 수작업을 단순화하며, 동시에 V-듀오는 효율적인 자동화 솔루션을 가능하게 해 새롭게 개발된 가공 방법의 산업화를 가속화합니다.

아우디 A8 CRP 리어 패널: HP-RTM 공정으로 완전 자동화 생산

전시품에는 포이트 컴포지트(Voith Composites, 독일 가르힝)가 엔겔 V-듀오 1700 기계를 사용해 완전 자동화된 HP-RTM 공정으로 생산한 아우디 A8의 CRP 리어 패널도 포함되었습니다.

SMC 유동 성형: 기어 캐리어 경량화 및 성능 향상

엔겔은 시트 몰딩 컴파운드(SMC)로 만든 기어 캐리어도 선보였습니다. 개발 프로젝트에서 엔겔은 요하네스 케플러 대학교(JKU, 오스트리아 린츠) 폴리머 제품 공학 연구소(IPPE), 헥셀(Hexcel, 미국 코네티컷 주 스탬포드), 알펙스(Alpex, 오스트리아 밀스)와 협력해 유동 성형 기반의 기어 캐리어 생산 공정을 개발했습니다. 원재료는 섬유 길이 50mm의 평평한 탄소 섬유 프리프레그와 에폭시 수지 매트릭스입니다. 초기 부품 분석 결과, 기존 알루미늄 부품 대비 중량 절감과 부품 특성 개선이 확인되었습니다.

엔겔에 따르면 SMC 유동 성형은 복잡한 가시 표면 부품부터 통합 기능성을 가진 구조 부품까지 다양한 섬유 복합소재 부품에 적합합니다. 짧은 사이클로 복잡한 형상과 도장 가능한 표면 품질을 구현할 수 있습니다. 엔겔 V-듀오 기계는 강력한 계측 및 제어 기술, 유연한 압축 성형 공정, 통합된 평행도 제어 덕분에 SMC 가공에 적합하다고 합니다. 가공 파라미터도 부품 요구사항에 쉽게 맞출 수 있습니다.