플라스틱 부품은 다양한 산업 전반에서 핵심적인 역할을 하고 있으며, 특히 자동차 공학과 같은 고난도 분야를 중심으로 제조 기술과 소재 조합에 대한 지속적인 발전이 이루어지고 있습니다. 이 가운데 주목할 만한 혁신 중 하나가 바로 연속 섬유 강화 열가소성 수지로, 뛰어난 강도와 경량성을 동시에 제공하는 것이 특징입니다.
이러한 소재는 우수한 기계적 성능을 제공하는 동시에 복잡한 형상의 구현을 가능하게 합니다. 사출 성형 기술은 여기에 더해, 필요 시 금속 부품을 통합하는 등 정밀한 제품 설계에 큰 유연성을 제조업체에 제공합니다. 또한 이 기술이 짧은 사이클 타임을 지원한다는 점은 대규모 생산의 효율성을 확보하는 데 매우 중요합니다. 그러나 이러한 장점에도 불구하고, 성능을 극대화하기 위해 요구되는 제조 공정에서는 여러 가지 과제가 함께 수반됩니다.
KraussMaffei는 연속 섬유 강화 열가소성 수지 제조 과정에서 발생하는 이러한 과제들을 해결하기 위해 FiberForm 공정을 개발했습니다. 이 공정은 연속 섬유 강화 열가소성 수지를 사용해 고품질 부품을 생산할 수 있도록 설계된 기술입니다. 공정은 ‘오르가노 시트(organo sheet)’라 불리는 반제품에서 시작되며, 이는 폴리아미드나 폴리프로필렌과 같은 열가소성 수지 매트릭스에 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드 섬유 또는 복합 섬유층이 삽입된 대형 판재 형태의 소재입니다. 이러한 시트는 가열, 원하는 형상으로의 열성형, 그리고 최종 백 인젝션 성형(back-injection molding)을 포함한 다단계 변환 과정을 거칩니다. KraussMaffei는 오르가노 시트의 열성형과 사출 성형을 하나의 통합된 공정으로 결합함으로써, 매우 가볍고 동시에 높은 내구성을 지닌 섬유 강화 플라스틱 부품을 생산하며, 이는 차량 제조에 특히 적합한 특성을 제공합니다.
FiberForm 공정에서 초기 가열 단계는 공정 성공을 좌우하는 핵심 요소입니다. 최적의 결과를 얻기 위해서는 오르가노 시트 전체 표면에 걸쳐 온도가 균일하게 분포되어야 합니다. 이를 위해 적외선 라디에이터가 장착된 특수 오븐에서 시트를 가열합니다. 이 과정에서는 두 가지 핵심 조건이 충족되어야 합니다. 첫째, 오르가노 시트는 신속하게 가열되어야 하며, 둘째, 전체 표면에 걸쳐 가능한 한 균일한 온도 분포가 유지되어야 합니다.
열성형 공정 중 요구되는 정밀한 온도 제어는 주요 과제 중 하나입니다. 가열이 불균일할 경우 뒤틀림이나 기계적 물성의 불균일과 같은 최종 제품 결함으로 이어질 수 있습니다. 이러한 정밀 온도 제어의 필요성은 제조 공정의 복잡성을 높이며, 생산의 일관성과 신뢰성을 확보하기 위해 첨단 적외선 가열 기술과 고도화된 온도 제어 시스템을 요구합니다.
