지구 기후 온난화와 화석 연료 자원 고갈의 심화로 인해 친환경 에너지와 지속 가능한 개발은 전 세계적인 공감대를 형성하고 있습니다. 현대 산업 문명의 산물인 자동차 산업은 에너지 절약과 배출가스 감축이라는 전례 없는 압력에 직면해 있으며, 차량 경량화는 이러한 과제를 해결하는 중요한 접근 방식입니다. 다양한 경량 소재 중에서도 탄소 섬유 복합재 에스 뛰어난 비강도, 비탄성률, 설계 유연성으로 두각을 나타내고 있으며 자동차 산업에 널리 적용되고 있습니다.

자동차에 탄소 섬유 복합재 적용

1. 차체 구조 부품
첫째, 측면에서 외부 패널 , 탄소 섬유 복합재 다음과 같은 부품에 널리 사용됩니다. 문 그리고 엔진 후드 이러한 부품은 뛰어난 기계적 성능뿐만 아니라 공기역학 및 소음-진동 특성을 포함한 다양한 기능적 요건도 충족해야 합니다. 최적의 탄소 섬유 적층 방식을 설계하고 고성능 수지 매트릭스를 선택하면 부품의 무게를 줄이는 동시에 강성, 강도 및 내충격성을 크게 향상시키고, 더욱 간결한 디자인 미학을 구현할 수 있습니다.

분야에서 차체 프레임 구조 부품 탄소 섬유 복합재는 뛰어난 비강도와 비탄성률 덕분에 기존 금속 재료를 대체할 수 있습니다. 첨단 성형 및 접합 공정을 통해 차체 프레임의 일체형 제조가 가능해져 접합부 수를 크게 줄이고 구조적 통합성과 경량 성능을 모두 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 한 자동차는 전체 탄소 섬유 복합재로 제작된 승객실을 채택하고 모듈식 설계와 공정 최적화를 통해 최대 체중 62% 감소 충돌 안전 성능이 30% 이상 향상되었습니다.

2. 섀시 시스템
~ 안에 서스펜션 시스템 탄소 섬유 복합재는 스프링, 쇼크 업소버, 컨트롤 암과 같은 핵심 부품에 탁월한 소재입니다. 쇼크 업소버를 예로 들어 보겠습니다. 탄소 섬유 복합재로 제작된 쇼크 업소버는 무게가 가벼울 뿐만 아니라 2~3회 피로 저항성이 높아져 반응성과 승차감이 향상된 서스펜션 역학을 제공합니다. 탄소 섬유 복합 충격 흡수 장치를 사용하면 서스펜션 시스템의 무게를 다음과 같이 줄일 수 있습니다. 15%–25% 충격과 진동을 줄이는 동시에 10%–15% , 효과적으로 주행 편의성을 향상시킵니다.

3. 파워트레인 시스템
탄소 섬유 복합재로 제작된 엔진 커버는 프리프레그 또는 건식 섬유를 금형에 적층하여 성형한 후 고온 고압 경화 과정을 거쳐 엔진룸 윤곽에 꼭 맞는 경량 커버를 형성합니다. 알루미늄 합금과 같은 기존 소재와 비교했을 때, 탄소 섬유 복합재 엔진 커버는 무게를 30~40% 줄이고 커버 강성을 20~30% 향상시켜 진동과 소음을 효과적으로 줄이는 동시에 엔진룸의 NVH(소음, 진동, 충격) 성능을 향상시킵니다.

자동차 경량화에서 성형 공정의 선택과 최적화는 효율적인 제조와 고성능 부품 생산의 핵심입니다. 일반적인 공정으로는 압축 성형, 필라멘트 와인딩, 풀트루전 등이 있습니다. 압축 성형은 금형과 압력을 사용하여 프리프레그 또는 건식 섬유를 수지 매트릭스와 결합하여 복잡한 형상과 우수한 특성을 가진 복합 소재 부품을 생산합니다. 이 공정은 대량 생산에 적합하며 높은 효율과 치수 정확도를 달성합니다. 압축 성형을 사용하면 복합 소재 부품의 생산 효율을 20~30% 높이고 치수 공차를 ±0.2mm 이내로 제어할 수 있습니다.

필라멘트 와인딩은 연속 섬유 다발에 수지를 함침시키고 미리 정해진 경로를 따라 맨드렐에 감는 공정입니다. 경화 후 중공 복합재 부품을 얻습니다. 이 공정은 섬유 배향을 정밀하게 제어하여 고강도, 고강성의 관형 및 원통형 부품을 제작할 수 있도록 합니다. 또한, 필라멘트 와인딩은 재료 활용도를 크게 향상시키고 폐기물을 줄여 재료 효율을 30~40% 높입니다.