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Envalior,VDI 행사장에서 Hollow-Profile 하이브리드 기술 공개
[플라스틱사이언스] 기사입력 2023-07-03 00:12:49


 
Envalior는 6월 21일과 22일 독일 만하임에서 열린 VDI Plastics in Automotive Engineering 2023 행사에 참석해 배터리 전기 및 연료 전지 구동 차량을 위한 재료 및 기술 솔루션에 초점을 맞춘 e-모빌리티 제품을 선보였다. Envalior는 지난 4월 DSM과 랑세스의 합병으로 탄생한 신생 기업으로, 이번 행사에서 전기 자동차의 충전 인프라와 첨단 운전자 보조 시스템과 같은 차량 기술의 최신 동향에 초점을 맞춰 기술을 선보였다.
Envalior의 e-파워트레인 팀장인 줄리안 하스펠은 “우리의 혁신을 통해 우리는 차량을 더 가볍고, 더 안전하고, 더 강력하게 만들고 싶다. 여기서 특히 중점을 두는 것은 재활용 또는 바이오 기반 원료를 기반으로 한 지속 가능한 재료의 사용을 늘리는 것이며, 이는 응용 프로그램의 탄소 발자국을 줄일 뿐만 아니라 자원 절약 재료 주기의 확립을 촉진한다”라고 말했다.
 
플라스틱-금속 하이브리드 복합체 강점 선보여
이번 행사에는 세계 최초로 중공 프로파일(hollow-profile) 하이브리드 기술을 이용해 제작된 시리즈 제작 부품이 전시되었다. 중공 프로파일 하이브리드 기술은 판금을 사용하는 “전통적인” 플라스틱-금속 복합 기술에서 비롯되어 더 추가적으로 발전된 형태의 기술이다.
이 공정에서는 기존의 사출 성형기를 사용하여 금속 중공 프로파일을 폴리아미드(PA )6와 같은 수지 기반 플라스틱 화합물로 오버몰딩한 것이다. 프론트 엔드 서포트는 용접된 금속 구조물을 대체하기 위해 중국 시스템 공급업체인 둥팡 장쑤와 협력하여 개발되었다. 중공 프로파일 하이브리드 기술은 대량 생산의 사출 성형과 마찬가지로 프로세서가 짧은 사이클 시간으로 제조할 수 있다는 강점이 있다. 또한 보조 장치나 툴링 기술이 필요하지 않아 투자 비용을 낮게 유지할 수 있다.
Envalior의 경량화 프로젝트 매니저인 마티아스 테우니센 박사는 “이 부품은 (2021년 시제품 제작에 이어) 우리의 새로운 경량화 기술이 이미 생산 중이라는 증거이다”라고 말했다. 이렇게 제작된 플라스틱-금속 복합 부품은 일반적으로 약 20~30% 더 가벼우며 향상된 비틀림 저항성과 치수 안정성을 자랑한다. 중공 프로파일 하이브리드 기술의 주요 잠재적 응용 분야에는 다른 구성 요소 중에서도 통합 계기판 크로스 빔의 제조가 포함된다.
중공 프로파일 하이브리드 기술의 자동차 산업에서 주요 잠재적 응용 분야에는 통합계기판 크로스 빔(cross car beams), 결합 막대, 스태빌라이저(stabilizers) 및 시트(seat) 요소가 있다. 나아가 스키와 하이킹 폴, 가구, 건설 산업을 위한 부품을 생산하는 데도 사용될 수 있다.
 


전기 모터의 경량화를 위한 재료 혁신
Envalior의 Stanyl PA46 화합물은 고속 볼 베어링 하우징이 견뎌야 하는 극심한 열과 동적 및 기계적 응력에 저항할 수 있는 힘을 갖고 있어 전기 모터의 경량 구조를 위한 재료 혁신의좋은 사례로 평가받았다.
Envalior의 글로벌 마케팅 이사인 타밈 시디키 박사는 “하우징은 매우 작고 얇은 벽으로 설계될 수 있으며 낮은 회전력(torque)에서 최대 30,000rpm의 속도로 작동하는 소형 볼 베어링에 이상적이다”라고 말했다.

강철 및 알루미늄에 대한 대안
Envalior가 행사장에서 선보인 또 다른 하이라이트는 Tepex 브랜드로 판매되는 새로운 연속 섬유 강화 복합 재료였다. 하스펠 팀장은 “전기차(EV) 배터리 하우징에 대한 시장 표준 열폭주 테스트를 두께 2mm 미만의 테스트 샘플에서 통과했다. 이는 배터리 하우징을 위한 강철 또는 알루미늄과 같은 재료에 대한 경량화 대안을 의미한다"라고 말했다.
이 테스트는 배터리 셀에 화재가 발생할 경우 배터리 하우징이 노출되는 극한의 응력을 시뮬레이션하는 것을 말한다. 또한 Envalior는 압축 성형의 대안으로서 대형 배터리 하우징을 사출 성형하는 것의 가능성을 광범위하게 테스트했다. 한 가지 접근 방식은 대형 Tepex 블랭크를 로프로파일(low-profile) 하우징의 베이스로 사용하는 것이다. 하스펠 팀장은 “이를 통해 사출 압력이 감소하고 클램프 압력이 훨씬 낮은 소형 사출 성형 기계를 사용할 수 있어 제조 비용 면에서 높은 경쟁력을 갖출 수 있다”고 말했다.
 

 
무제한 스토리지, 무제한 색상 선택 가능
또 주목을 받은 제품은 내비게이션 시스템, 안테나 및 고급 운전자 보조 시스템 센서와 같은 애플리케이션을 위해 ForTii Ace 폴리프탈아미드(PA 4TPA) 화합물로 만들어진 다양한 Fakra 커넥터였다. 이러한 P PA  화합물은 폴리에 스테르의 낮은 수분 흡수율과 색상 및 치수 안정성 특성과 폴리아미드의 고품질 기계적 특성 및 무제한 염색 기능을 결합한다.
이 화합물은 최대 180°C의 장기적인 열 안정성은 물론 탁월한 추적 저항 및 유전 강도를 나타낸다. 시디키 박사는 “우리가 아는 한, 이것은 JEDEC MSL1 표준을 충족하는 세계에서 유일한 폴리아미드이다”며 ”이는 화합물은 물론 화합물로 만들어진 성분들을 습기로부터 보호하기 위한 별도의 포장 없이도 무제한으로 보관할 수 있다는 것을 의미한다"라고 말했다. 제품군에는 할로겐이 없는 난연성 변형 모델과 금속 접점의 전기 부식을 억제하는 재료도 포함되어 있다.
 

 
지속가능한 순환 경제 기여
Envalior의 목표는 2030년까지 지속 가능한 재료 주기를 확립하고 기후 중립적으로 되기 위해 전체 포트폴리오에 바이오 기반 및 재활용 제품을 포함하는 것이다. 예를 들면, 피마자유를 기반으로 한 폴리아미드로 만든 새로운 Tepex 변형 제품과 아마 섬유를 꼽을 수 있다. 이러한 반(semi-finished) 제품은 시트 쉘(seat shells) 및 배터리 홀더와 같은 구성 요소의 구조적 경량 구조에 적합하다.
순환 재료의 예로는 Durethan ECO 및 Akulon RePurposed PA 6  제품군이 있다. Akulon RePur posed PA 6  제품군은 부분적으로 오래된 어망을 기반으로 하며 케이블 하니스 클램프(cable harness clamps)와 같은 구성 요소를 제조하는 데 사용할 수 있다. Durethan ECO 제품군은 산업용 유리 폐기물로 만들어진 유리 섬유를 사용하여 강화된 화합물을 포함한다. 예를 들어, 초강력 듀레탄 COBKV60H2.0EF 등급은 프론트 엔드, A-필러, 배터리 트레이와 같은 구조적인 구성 요소를 만드는 데 사용될 수 있다.

VDI Plastics in Automotive Engineering 2023
한편, 독일 만하임에서 이번 VDI Plastics in Automotive Engineering 행사를 개최한 자동차 플라스틱 국제 전문회의(PIAE)는 40년 이상 지속되고 있는, 자동차 산업의 플라스틱 전문가들을 위한 세계에서 가장 큰 회의이다. 80개 이상의 전시업체가 참여하는 이 행사는 자동차와 관련한 플라스틱 응용과 외부 및 인테리어, 엔진, 재료 및 기술 부문에서의 플라스틱 사용을 한자리에서 만나고, 관련 전문가들과의 네트워킹을 쌓을 수 있는 이상적인 플랫폼이다.
2023년에는 지속가능한 플라스틱의 사용, 재생원료와 재활용의 사용, 탄소중립 플라스틱, 생산 기술, 혁신 인테리어와 외부 구성요소, 디자인과 시뮬레이션이라는 주제로 관련 제품 및 기술 소개, 키노트&강연, 그리고 오토쇼 등이 마련됐다.
두 개의 프리젠테이션이 동시에 실행되고 여러 대화형 워크샵, 토론 및 월드 카페가 함께 제공되어 훌륭한 지식 이전과 네트워킹이 이뤄졌다. 또한 새로운 동향과 아시아 플라스틱 시장의 발전, 재생 가능한 자원으로 만들어진 복잡한 구조적인 구성 요소의 건설에 대해서도 배우고 토론하는 시간을 가졌다. PIAE 2024는 내년 6월 19일부터 20일에 만하임에서 개최된다. <이민정 기자>


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