[보고서]초경량 다중소재 차체부품 제작을 위한 CFRP-Metal hybrid 부품성형 및 접합기술

김동언

보고서 정보
주관연구기관	한국생산기술연구원 Korea Institute of Industrial Technology
연구책임자	김동언
참여연구자	감동혁 , 라문우 , 유회수 , 윤길상 , 이종섭 , 박정연 , 이상교 , 전용준 , 유정민 , 이환주 , 정택언 , 최선용 , 최연택 , 최현석 , 한지상 , 홍지현 , 이하성
보고서유형	최종보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2018-02
과제시작연도	2017
주관부처	과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT
등록번호	TRKO201800036497
과제고유번호	1711063111
사업명	한국생산기술연구원연구운영비지원
DB 구축일자	2018-08-04
키워드	이종소재 복합부품.복합재료.금속-섬유강화복합소재 성형기술.금속-섬유강화복합소재 접합체결기술.탄소섬유.유리섬유.알루미늄.계면.레이저.초경량 차체부품.고성능 부품.다기능 금형.Hybrid Composite. CFRP.Metal.SPR.Carbon fiber.Interface.Lightweight.Welding.Aluminium.Laser.FML.Preforming dies.
DOI	https://doi.org/10.23000/TRKO201800036497

초록 ▼

연구내용
Hybrid Composite 성형 기술
언더컷/중공형 복잡구조 복합재 성형
·Flexible 금형 기반 복잡형상 균일 가압기술 개발
·면상발열체 적용 에너지 절감형 급속가열 시스템 개발
·Laser 기반 국부가열 hybrid composite 성형기술

Hybrid Composite 일체화 기술
Multi-layer Composite의 기계적 체결
·SPR 기반 다층 복합재의 hole-less 기계적 결합
·내식성 확보를 위한 SPR-Glue 복합접합 공정개발
·이종소재 체결용 레이저 용접 시스템 및 공정기술 개발

연구개발 성과
○ 정성적 성과
- 다양한 차종의 A Pillar (Outer Rnf) 분석을 통한 Generic model 선정
- 균일압력 필요한 최적 조합 도출 및 적용에 따른 성형성 평가
- ABAQUS/Explicit를 사용한 해석 기법 개발
- 3겹 소재 SPR 접합 수준 및 인장강도 분석을 통해 체결 관계 연관성 도출

○ 기술스펙 달성 성과
측정방법
⋅가압력: 면압지(2.5~10MPa) 및 로드셀 기준 측정
⋅면상발열체 온도: CNT mat / CF fabric 기준 IR 온도측정
⋅전단인장강도: DIN EN ISO 14272) 측정
⋅고속인장강도: ASTM E-8 기반 측정 (CF/Steel/Al 적층구조)

기술적 우수성
○ 복잡형상 CFRP 부품성형 가능성 확인
충진체 조합에 따른 복잡형상 부품 내부에 prepreg 가압 성능을 평가하여 기존 Prepreg compression molding (PCM) 공정으로 성형이 불가한 부품제조의 가능성을 제시함

○ CFRP-Metal SPR 다층/복합 접합 기초기술 개발
CFRP, Steel, Al 3겹 소재의 두께 및 조합별 SPR 접합의 실험적 평가를 통하여 SPR 접합의 한계 및 문제점을 정의하고 그에 대한 연구개발 방향을 제시함

성과활용
○ CFRP-Metal hybrid 복합재 성형·일체화 기초기술 개발
- Flexible 금형의 한계로 적용대상을 U-rail patch 형태로 제한하고, 면상발열체를 rigid 금형부에 적용하는 전략을 수립함. 또한 Metal/CF 적층형태의 중간재 디자인 및 성형성 검토를 차년도 연구방향으로 변경함

- CFRP, Steel, Al 3겹 소재의 SPR 접합의 문제점을 ① 상판 CFRP 파손과 ② SPR 리벳과 하판 간 성형기반 체결력 저하, 두 가지로 정의하고 각각의 문제점에 대한 해결전략을 수립하여 향후 연구방향으로 제시함.

(출처 : 연구요약 4p)

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연구책임자(Manager) :	-
과제기간(DetailSeriesProject) :	-
총연구비 (DetailSeriesProject) :	-
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과제수행기간(LeadAgency) :	-
연구목표(Goal) :	-
연구내용(Abstract) :	-
기대효과(Effect) :	-

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