Tepex 복합소재로 전기차용 경량 고내구성 언더바디 컴포넌트 설계

차량의 전동화가 가속화됨에 따라 경량화는 최적의 주행 경험을 창출하는 데 중요한 역할을 합니다. 전기차(EV)의 배터리는 평균적으로 454kg(1,000파운드)의 무게를 가지며, 대형 모델의 경우 900kg(2,000파운드)까지, 일부 모델은 1,800kg(4,000파운드)까지도 무게가 나갑니다.

무거운 배터리의 무게를 상쇄하기 위해, 엔지니어들은 전기차에 가능한 한 많은 경량 부품을 설계해야 합니다. 금속보다 훨씬 가벼운 소재들이 존재하며, 이러한 소재는 설계자들이 활용할 수 있습니다. 이들 소재는 물류 및 운송의 효율을 높이고, 2차 가공(밀링/드릴링, 도장, 방청 처리) 공정이 적으며, 에너지 소비가 낮고 생산시 폐기물 발생과 유해 공정이 줄어듭니다.

더 강하고 강성 높은 에너지 흡수형 언더바디 컴포넌트 제작이 가능합니다

언더바디 패널 설계 시, 스틸 대비 약 30% 가벼운 엔지니어링 소재로는 Envalior의 Tepex® Dynalite 브랜드의 연속섬유강화 열가소성 복합소재(CFRTP)가 있습니다. Tepex는 Envalior의 100% 자회사인 Bond-Laminates가 제공하는 복합소재 패밀리입니다. 이 소재는 경량일 뿐 아니라 언더바디 패널 컴포넌트에 대해 높은 기계적 안정성과 효율성을 자랑합니다.

이 소재는 우수한 내파손성을 가지며 에너지 효율 향상에 기여합니다. 배터리는 차량 하부에 탑재되어 손상에 취약하므로, 언더바디 패널 컴포넌트는 주행 중 돌진이나 기타 충격으로부터 배터리를 보호합니다.

Tepex로 제작된 언더바디 패널 컴포넌트는 Li Auto Inc.의 Li L9, Li L8, Li 7 등 다양한 최신 차량에 적용되어 있습니다. 이 중국 제조사는 확장된 주행거리를 제공하는 전기차를 생산하며, 6인승 프리미엄 패밀리 SUV의 경우 주행 중 배터리 충전을 위한 내연기관을 탑재하고 있으며, 언더바디 패널이 연료탱크도 보호합니다.

이 패널은 견고한 열가소성 복합 구조를 갖추고 있으며, Tepex Dynalite 복합 인서트와 DLFT(Direct Long Fiber Thermoplastic) 매스를 사용한 압축성형 공정으로 제조됩니다. 순수 DLFT와 같은 타 소재 개념과 비교했을 때, Tepex 보강은 패널 컴포넌트의 기계적 강도, 강성 및 에너지 흡수성을 대폭 향상시킵니다.

효율적인 생산 공정 구현

언더바디 패널 컴포넌트는 길이 약 1.5m, 폭 1m, 두께 3~4mm에 불과합니다. 상부층으로 1mm 두께의 Tepex Dynalite 104-RG600 인서트와 추가 압출된 DLFT 매스를 혼합하여 제조됩니다. 두 소재는 가열 및 연화되어 압축 금형 내에 투입된 후 단일 공정에서 일체화됩니다.

Tepex 인서트의 매트릭스는 폴리프로필렌으로 이루어져 있으며, 연속 유리섬유 로빙이 47vol%로 강화되어 있습니다. 폴리프로필렌 DLFT 매스는 장섬유 유리섬유가 40wt%로 함유되어 있습니다. 두 부품 모두 PP 계열이기 때문에 완벽한 접착이 가능합니다.

이 소재 조합은 높은 기계적 요구를 충족하고 우수한 내파손성을 나타냅니다. 언더바디 패널 컴포넌트는 기존 압축성형 금형에서 생산이 가능합니다.

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