하이브리드 카울 크로스멤버 시제품 제작을 위해 사출성형 시 사출금형 개발은 알루미늄 압출성형 공법으로 제작된 알루미늄 단면 형상 결정이 중요한 요소가 되 었다. 알루미늄 바 단면 형상을 인서트 사출금형에 반영하여야 하기 때문이다. 따라 서 알루미늄 바 단면 결정은 기존 원형과 사다리꼴 형상으로 제작하여 유리섬유 복 합소재 사출성형 후 밀착성 검토에서 유리한 조건으로 제작하였다. 밀착성 검토는 제5장에서 언급하였으며 두가지 알루미늄 바 형상에 대해 정전분체도장과 금속접합 에칭 표면처리한 것에 대해 밀착성 검토를 하였다. 시험결과 정전분체도장 표면처리 한 것이 금속접합 에칭 처리한 것보다 우수한 것으로 나타났다. 또한 두가지 형상에 대한 검토는 사다리꼴 단면 형상이 원형 단면 형상에 비해 근소하게 유리한 밀착성 을 보였다.
압출성형된 알루미늄 바의 최종 단면 형상을 결정하기 위해 제6장 6.3절에서와 같 이 사출압에 의한 알루미늄 바 변형시험을 하였다. 사출압에 의한 변형시험은 두가 지 알루미늄 바 단형 형상과 소재두께별 사출압의 변화에 따른 시험한 결과 원형 단 면의 알루미늄 바가 유리하게 나타나는 것을 알 수 있었다. 따라서 압출성형된 알루 미늄 바의 단면 형상은 원형이 유리한 것으로 나타났으며 근소하지만 밀착성 측면이 알루미늄 바의 구조적인 역할을 고려하여 복합 단면구조로 최종 선정하였다. 선정된 단면 구조는 구조재의 역할을 수행하기 위한 사다리꼴 단면을 가지면서 직선구간을 원형의 곡선 구간을 두어 사출압에 유리한 조건을 만들었다. 따라서 그림 6.1의 알루 미늄 바 단면을 사출금형에 반영하였다. 또한 두께는 외경을 일정하게 하고 내경을 줄여서 두께를 변경하는 형태의 압출 알루미늄 바 설계가 반영되었다.
그림 6.1 알루미늄 바의 단면 형상
하이브리드 카울 크로스멤버 시제품 제작은 도시바(Toshiba) IS3000DE모델 2,500 톤 사출장비가 사용 되었다. 본 개발품의 유리섬유 복합소재 사출의 경우 큰 용량 의 사출장비가 필요한 것은 아니었으나 카울 크로스멤버 인서트 사출로 금형 크기 를 고려하여 본 장비를 사용하게 되었다.
그림 6.2는 금형을 사출성형 장비에 셋업하고 알루미늄 바를 포함한 볼트 및 핀 을 금형내 인서트 하고 2,500톤 사출성형 장비에서 유리섬유 복합소재 적용 사출성 형을 하였다.
금형 셋업 인서트 부품 장착 사출성형
시제품 제작
그림 6.2 하이브리드 카울 크로스멤버 시제품 제작
그림6.3은 개발품에 대한 자동차 차체 조립성 검토를 위해 나타내었다. 압출공법 으로 제작된 알루미늄 바에 인서트 유리섬유 복합소재 적용 사출성형을 한 시제품 과 마그네슘 브라켓 부품이 조립된 하이브리드 카울 크로스멤버 조립을 하였다. 하 이브리드 카울 크로스멤버는 자동차 셋업 방향과 같게 지그를 제작한 후 전장부품 을 조립하고 운전석 앞 쪽에서 볼 수 있는 크래쉬패드를 조립하였다.
자동차 셋업 방향을 카 라인(Car Line)이라고 하며 카 라인 방향으로 조립성을 검 토하여야 완성차 차체에 조립 되었을 때 방향성과 조립 품질이 우수하게 된다. 따 라서 본 연구에서는 시제품을 개발하여 제작하고 완성차에 조립되어 평가까지 되는 구조의 연구가 진행되었다.
카울 크로스멤버 시제품 하이브리드 카울 크로스멤버 조립
카울 크로스멤버 전장품 조립 카울 크로스멤버 크래쉬 패드 조립
자동차 차체에 개발품 조립
그림 6.3 하이브리드 카울 크로스멤버 조립성 검토