초록 ▼

1. 최종목표
○ 최근 자동차 업계에서는 연비 향상, 승객의 안전성 강화 요구에 대처하기 위하여 인장강도 1000 MPa 이상의 초고장력 강판을 적용하려는 시도가 활발하게 진행되고 있음.
○ 강판은 인장강도가 높아질수록 성형성 감소 및 스프링백 발생은 심화되므로 초고장력 강판의 파단, 스프링백 현상을 극복할 수 있는 프레스 성형 해석 시뮬레이션 결과를 반영한 금형보정 기술과 3D 금형 설계로 금형 가공 시간 단축 기술 개발이 절실히 요구됨
○ 1180 MPa 자동차용 냉간압연 고장력 강판의 성형성 평가(성형한계선도

1. 최종목표
○ 최근 자동차 업계에서는 연비 향상, 승객의 안전성 강화 요구에 대처하기 위하여 인장강도 1000 MPa 이상의 초고장력 강판을 적용하려는 시도가 활발하게 진행되고 있음.
○ 강판은 인장강도가 높아질수록 성형성 감소 및 스프링백 발생은 심화되므로 초고장력 강판의 파단, 스프링백 현상을 극복할 수 있는 프레스 성형 해석 시뮬레이션 결과를 반영한 금형보정 기술과 3D 금형 설계로 금형 가공 시간 단축 기술 개발이 절실히 요구됨
○ 1180 MPa 자동차용 냉간압연 고장력 강판의 성형성 평가(성형한계선도 및 인장압축시험으로 진응력-진변형률 선도 도출)
○ 루프 레일 프런트 판넬에 대한 성형 및 스프링백 해석으로 좌, 우 길이방향 비틀림 변형 및 스프링백 변형을 극복할 수 있는 초고장력 강판의 금형 보정 순서 및 방법 등 개발 프로세스 정립을 통한 제품 정밀도 향상 및 try-out 절감을 통한 금형 납기 단축
○ 더블 크로스 패드 금형 구조 개발로 스프링백 보정 기술을 새롭게 정립하여 공정 단축
2. 개발내용 및 결과
○ 인장-압축 시험을 통한 1180 MPa 자동차용 초고장력 강판의 성형성 평가
■ 성형한계선도(FLD) 및 진응력-진변형률 선도 도출
○ 3점 굽힘 강성 해석을 통하여 980 MPa 1.2 t와 1180 MPa 1.0 t의 강성 비교
○ 루프 레일 프런트 프레스 성형 및 스프링백 해석을 통하여 비틀림 변형 및 스프링백을 최소화할 수 있는 공법 결정 및 금형 보정 방법 및 보정량을 결정하는 프레스 성형 해석 및 개발 프로세스 정립
■ 드로-폼 혼합 공정 :길이방향으로 비틀림 변형, 스프링백 변형 보정 순서가 바람직함
○ 공정별 제품의 3차원 스캐닝을 통한 해석결과와의 비교, 검증
○ 전공정 프레스 금형 3D 모델링 ; 패턴 제작 및 금형 가공에 적극 활용
○ 더블 크로스 패드를 이용한 스프링백 보정 금형 구조 개발
■ 3 유형의 공법에 대한 성형 및 스프링백 해석으로 효과 비교 검증
;‘Drawing with pad (padding→forming)’이 가장 우수하였음
■ 더블 크로스 패드를 피어싱, 트리밍 공정 등에 삽입 가능하므로 리스트라이크 공정 삭제 가능하므로 금형 개발 기간 단축 및 제품 생산 시간 단축으로 생산성 극대화 가능
○ 금형 설계(OP 10 드로 및 OP 30 더블 크로스 패드 2개 공정), 제작 및 시제품 생산
■ 패턴 제작 과정에서 3D 금형 설계 데이터를 적용하여 작업 소요 시간 약 2주 단축
○ 시제품 치수 정밀도 및 스프링백 발생량을 확인할 수 있는 검사구(C&F) 제작
■ 검사구 확인 결과 스프링백 발생량과 해석 결과와 동일한 경향 확인
■ 좌, 우 방향의 비틀림 변형을 먼저 보정하고, 스프링백을 보정하는 것이 바람직함
○ 3차원 접촉 및 비접촉 레이저 스캐닝을 통한 스프링백 발생량 분석
■ 총 32개 점들에 대한 치수 정밀도 확인 : + 0.2877 ~ - 0.2772 ㎜/m, 비틀림각 0.67° 이내
○ 기술개발 목표 대비 달성도 (울산테크노파크 자동차부품기술연구소 측정 결과)
3. 사업성과
○ 기술적 성과
■ 과제의 기술 개발 목표를 모두 달성하였음
■ 더블 크로스 패드의 유용성이 검증되어 연비 개선을 위한 초고장력 강판 적용 확대의 걸림돌 중의 하나인 스프링백 발생을 저감할 수 있으므로 다양한 단면을 갖는 레일류 등에 초고장력 강판 확대 적용으로 차체의 경량화로 차량의 연비 개선 효과가 기대됨
○ 경제적 성과
■ 리스트라이크 공정을 삭제한 더블 크로스 패드 공법이 가능하여 공정수 단축으로 생산성 향상에 의한 원가 경쟁력 향상 및 판넬 완제품 품질 향상으로 국내, 외 금형 수주 증대 기대하며, 2014년 매출액은 전년 대비 600 % 향상하여 90억 매출 기대하고 있음.
■ 대폭적인 매출 신장과 고용 창출은 다년간의 산학연 컨소시엄 사업으로 획득한 기술력 (업폼 및 더블 크로스 패드에 의한 스프링백 보정 기술, 서브 패드에 의하 미세면굴곡 제어 기술)이 일본 자동차 업계의 인정을 받아 금형 수출이 크게 증가한 것이 주 이유임
○ 사회적 성과(일자리 창출 등)
■ 과제 기간 중 공장 신축(대지 500평, 건평 250평) 및 금형 가공 공작 기계(25호기 3대) 구입 및 종업원 11명에서 24명으로 인원 118 % 증가
4. 기술개발결과 활용계획
○ 더블 크로스 패드는 초고장력 강판 소재의 모든 프레스 금형에 적용 가능한 기술로 특히 멤버나 레일류에 적용하면 리스트라이크 공정 삭제 가능하여 생산성 향상 가능함
○ 인도 F 자동차 Fiesta 차종의 PNL – Center Pillar Inner에 적용 협의 중임
5. 기술개발자료의 보안관리
○ 연구개발의 기술임치 및 특허 출원 실적 : 특허 출원 1건, 수출유망 중소기업 지정

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 『산학연협력 기업부설연구소 지원사업』최 종 보 고 서 ... 2
• 개발결과의견서 ... 4
• 최종보고요약서 ... 5
• <별첨1> 기 업 부 설 연 구 소 운 영 실 적 ... 7
• <별첨3> 기 술 개 발 성 과 실 적 ... 9
• 목 차 ... 10
• 제 1 장 서론 ... 11
• 제 1 절 초고장력 강판 개요 ... 11
• 제 2 절 기술 개발의 필요성 ... 13
• 제 3 절 국내외 관련 기술의 현황 및 시장규모 ... 15
• 제 2 장 과제 개발 내용 및 방법 ... 19
• 제 1 절 기술 개발의 목표 및 방법 ... 19
• 제 2 절 1180 MPa 소재 물성 평가 시험 ... 20
• 제 3 절 루프 레일 프런트 강성 및 1공정 성형 해석 ... 37
• 제 4 절 OP 10 공정 금형 설계, 제작 및 시제품 제작 ... 53
• 제 5 절 더블 크로스 패드 공정 성형 해석 ... 67
• 제 6 절 더블 크로스 패드 공정 금형 설계 및 시제품 제작 ... 80
• 제 7 절 루프 레일 프런트 시제품 3차원 측정 ... 90
• 제 3 장 사업성과 ... 96
• 제 1 절 기술 개발 결과의 기술적 성과 ... 96
• 제 2 절 경제적 파급 효과 및 활용 방안 ... 100
• 제 3 절 기타 성과 ... 102
• 제 4 장 결론 ... 103
• 제 1 절 기술 개발 결과 ... 103
• 제 2 절 향후 계획 ... 104
• 끝페이지 ... 104