초록 ▼

1. 최종목표
본 기술개발 사업은 고분자 복합소재를 이용한 Plastic Tailgate 제품 개발을 통해 국내 최초의 고강성/경량화 Plastic Tailgate 양산 공정 기술을 확보하여 사업화 수익성을 창출한다. 이울러 국부 보강재를 이용한 젲가 공정을 확보하여 최근 해외에서 급증하고 있는 고분자 복합재료를 기반으로 한 고강성 플라스틱 부품(멤버류 및 브라켓트류)의 실효성을 입증하며, 현재 가장 큰 이슈가 되고 있는 하이브리드 및 전기차의 고분자 복합 재료 차체 개발 범위를 확대하여 국내 자동차 산업의 기술 축적에 이바지

1. 최종목표
본 기술개발 사업은 고분자 복합소재를 이용한 Plastic Tailgate 제품 개발을 통해 국내 최초의 고강성/경량화 Plastic Tailgate 양산 공정 기술을 확보하여 사업화 수익성을 창출한다. 이울러 국부 보강재를 이용한 젲가 공정을 확보하여 최근 해외에서 급증하고 있는 고분자 복합재료를 기반으로 한 고강성 플라스틱 부품(멤버류 및 브라켓트류)의 실효성을 입증하며, 현재 가장 큰 이슈가 되고 있는 하이브리드 및 전기차의 고분자 복합 재료 차체 개발 범위를 확대하여 국내 자동차 산업의 기술 축적에 이바지 하는데 그 목적이 있다.
2. 개발내용 및 결과
1) Plastic Tailgate 제품의 구조강도 해석을 통한 설계기술 개발
강성 구조 유한 해석 결과를 바탕으로 국부적인 두께의 변화를 통한 전반적인 강성 확보와 LFT 재료를 이용한 국부적 강성 확보를 바탕으로 Plastic Tailgate 제품 디자인 설계를 진행하였다. 기존 3종류의 금속차체(Inner panel+ Reinforcement panel+Bracket panel)➡1개의 Plastic Tailgate inner panel로 부품수량 추소를 실현하였다.
2) 대면적 박판제품 성형성 확보를 위한 금형 설계 및 제작기술 확보
플라스틱 테일게이트는 제품 크기가 가로 1338mm, 세로 1100, 높이가 450mm이며, 금형 사이즈는 가로 1800mm, 세로 1500mm, 높이 1200mm의 대면적 금형으로 10kg의 대량 원재료가 투입됨으로 Burr량 증가를 방지하기 위해 금형의 파팅을 개선하여 원재료가 형상 밖으로 흘러 나가는 량을 최소화 되도록 하였다. 아울러 성형중에 발생하는 Void 및 Gas는 형상 중간에서 존재하게 되어 외관불량 및 성능저하를 유발하는데, 이를 방지하기 위해서 형상외 부분에 가스빼기용 홀을 가공하여 AIR 및 GAS 배출이 용이하도록 하였다.
3) Inner(내판) 제품 강성 강화위한 국부보강 기술 개발
플라스틱 차체 개발에서 가장 중요한 성능은 steel 대비 90% 이상의 강도 유지이다. 대면적 박판제품의 디자인 자유도향상 및 기계적 강도 확보를 위해 LFT 고분자 재료를 이용하여 형상 전첼ㄹ 성형하고, 고강성이 필요한 부위는 해석을 바탕으로 국부보강용 강성 소재(HPC-CFT)의 위치를 결정하였고, 강성유지를 위한 필요 두께를 4mm로 결정하였다. LFT(전체)+CFT(국부)를 이용하여 굽힘강성 2mm이하, 비틀림 강성 5mm이하의 만족된 결과를 도출하였다.
4) 제품 경량화(Steel 대비 20%)위한 LFT-D 최적 성형 기술개발
시제품 제작을 위해 성형 공정을 진행함에 미성형의 형상에 대해 형상의 Fillet R=3이상이 되어야하고, 깊이 80mm이상의 강성 보강용 Rib는 두께가 10mm 이어야함을 알 수 있었다. 국부보강재의 유동발생은 고정용 핀을 설치하였고, 원재료 Charging 순서와 강성은 상관 없이 위치가 중요함이 증명되었고, 금형 내 홀 가공 핀의 홈은 관통이 되어야 함을 알았다. 또한 Robot 자동화 공정을 테스트를 시행하였다. 6차례에 걸친 금형 수정과 성형공정 개선으로 생산 공정의 기술을 정립 하였다.
5) Inner Panel과 Outer panel의 접착처방 기술개발
해외 선진 업체의 양산제품을 분석하여 접착면적을 10mm이상으로 확보하였으며, 접착용제가 한계라인을 넘지 않고, 접착 간격유지를 위해 2mm 높이의 댐을 설계하였다. 접착용제는 우레탄계열 2액형, 아크릴계 1액형 타입을 이용하여 접착 시편 테스트를 시행한 결과를 바탕으로 2액형 우레탄계열의 접착제를 선정하였으며 특별한 전처리 공정이 불필요하였고 Handling 경화시간이 30분인 우수한 성능의 접착용제를 처방하였다.
3. 기대효과(기술적 및 경제적 효과)
○ 고 강성 열가소성 고분자 재료를 이용한 플라스틱 차체 개발로 기존 제품 대비 20%의 차체 경량화 실현 및 이산화탄소 배출을 감출함으로 그린카 친환경에도 일조한다.
○ 3종류 이상의 스틸 차체 용접 부품을 단일 부품으로 축소한 모듈(Module) 제품을 제작함으로서 5%이상의 원가 절감이 가능하다.
○ 해외에서 최근 신기술로 개발되고 있는 플라스틱 차체 부품의 개발에 부합하는 제품으로 국내 차체 경량화관련 기술적 영역확대 기반을 마련하였다.
○ 중소기업의 기술력과 대기업의 소재 기반 기술을 바탕으로 대.중소 기업 간 상생 관계를 마련하여 경쟁력 확보 및 사업화 활동에 의한 수주가 이루어져 매출 증대에 기여 하였다.
4. 적용분야
○ Tailgate 뿐만 아니라 디자인 형상을 가지는 아우터 판넬과 고강성 경량화가 요구되는 인너 판넬이 조립 및 접합 되는 차체 부품에 적용이 가능하다.
○ 도어판넬 제품의 인너 판넬과 충격에 의한 변형 방지를 위한 임팩트 빔의 결합을 통한 형상 융합 및 강성을 확보한 고기능성 인너판넬의 제작.
○ 국부 보강을 바탕으로 고강성 확보가 필요한 멤버류, 기타 브라켓트류의 적용이 가능하며, 실제 유럽에서는 최근 국부 보강에 의한 고강성 플라스틱 부품들이 개발되어 적용되는 사례가 급증하고 있다.

목차 Contents

• 생산기술사업화 지원사업(현장맞춤형 기술개발 부문) 최종보고서 ... 1
• 제출문 ... 2
• 생산기술사업화 지원사업(현장맞춤형 기술개발 부문) 최종보고서 초록 ... 3
• 목차 ... 5
• 제1장 서론 ... 6
• 제1절 기술개발의 개요 ... 6
• 제2절 기술개발의 필요성 ... 7
• 제3절 기술개발의 추진단계 및 각 기관별 역할 ... 11
• 제2장 기술개발 내용 및 방법 ... 13
• 제1절 기술개발 목표 ... 13
• 제2절 기술개발 내용 ... 14
• 1. Plastic Tailgate 제품의 구조강도 해석을 통한 설계기술 개발 ... 16
• 2) 대면적 박판제품 성형성 확보를 위한 금형 설계 및 제작기술 확보 ... 29
• 3) Inner(내판) 제품 강성 강화위한 국부보강 기술 개발 ... 42
• 4) 제품 경량화(Steel 대비 20%)위한 LFT-D 최적 성형 기술개발 ... 44
• 5) Inner Panel과 Outer panel의 접착처방 기술개발 ... 53
• 6) 개발 시제품의 신뢰성 평가(위탁기관) ... 58
• 제3절 정량적 목표 ... 87
• 제3장 결과 ... 88
• 제1절 기술개발 결과(요약) ... 88
• 제2절 개술개발 기대효과 ... 89
• 1. 기술적, 경제적 기대효과 ... 89
• 2. 적용 분야 ... 89
• 제3절 기술개발 성과 ... 90
• 1. 사업화 ... 90
• 2. 기술개발의 기술적 성과 ... 91
• 3. 기술개발의 경제적 성과 ... 91
• 4. 기타 성과 ... 93
• 끝 페이지 ... 95