Development of automotive door impact beams using thermoplastic composites

• Main Author: HA JI HYEON
• Format: Patent
• Language: English; Korean
• Published: 08.02.2024
• Subjects: AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING; INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS; PERFORMING OPERATIONS; REMOVABLE EXTERNAL PROTECTIVE COVERINGS SPECIALLY ADAPTED FORVEHICLES; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDEDFOR; SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; TRANSPORTING; VEHICLES IN GENERAL; WINDOWS, WINDSCREENS, NON-FIXED ROOFS, DOORS, OR SIMILARDEVICES FOR VEHICLES; WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE, IN GENERAL

본 발명은 섬유 강화 열가소성 복합소재를 적용하여 기존 탄소강 제품 대비 경량화되고 성능은 향상된 도어 임팩트 빔 개발에 관한 것으로 유리섬유 함량 40wt%로제작된 유리섬유 보강 폴리프로필렌을 인서트 보강재 연속섬유 복합제로 사용하고 유리섬유 함량 30wt%로 제작한 유리섬유 보강 나일론 소재를 장섬유 복합재로 사출 소재로 사용하고 사출 과정 중 사출 금형 내부에서 보강 소재가 이동 및 변형되어 설계와 다른 위치에 연속섬유 복합재가 보강된 상태로 제품이 성형되는 것을 방지하기 위하여 금형 내부에 고정장치를 제작하여 봉 형태 인서트의 이동 및 변형을 방지하도록하며 고정장치는 원형 단면을 갖는 봉이 고정되도록 제작한 고정장치는 내부 지름은인서트 봉 지름보다 약간 크게, 입구 간격은 인서트 봉 지름보다 약간 작게 가공하여인서트 봉을 억지 끼워 넣기로 삽입하도록 제작하고 일반적인 사출 공정 대비 높은보압 시간은 사출 소재와 인서트 소재 계면에 형성되는 압력을 소재의 고화 시점까지온전히 유지시켜 용접 강도를 극대화하기 위해 금형 내부 충전이 끝난 후에도 15초동안 보압을 유지시켜 주는 것을 특징으로 연속섬유 복합소재가 사출 제품 내부에 삽입되도록 인서트 사출 공정을 적용하면 연속섬유 복합소재를 적용하지 않은 빔 대비굴곡 하중, 에너지 흡수량이 증대되는 효과와 기존의 탄소강 소재를 대체하여 복합소재가 다양한 자동차 부품 양산에 적용되기 위해서는 경량화 설계와 함께 대량 생산이구현될 수 있는 공정의 개발이 필요하다. 본 발명에서 제시하는 연속섬유 복합재 인서트 사출 공정은 전통적인 프리레그 적층 방식 대비 대량 생산 구현이 가능하고 단면 형상의 설계 자유도 또한 프레스 성형 대비 높기 때문에 경량화 설계에도 유리하며 본 발명의 열가소성 연속섬유 복합소재와 장섬유 복합소재를 혼합 적용한 인서트사출 공정은 복합재료를 대량 생산 제품에 도입하기 위한 하나의 대안이 될 수 있으며 도어 임팩트 빔 이외의 다양한 자동차 부품들에 적용시킬 수 있는 효과를 기대할수 있다.