경제협력권육성사업

과제 개요

과제명	경량 저비용 Bending/Piercing 일체형 알루미늄 범퍼 개발
주관기관	경기산업㈜ 아산공장
참여기관	자동차부품연구원, 한국기술교육대학교, 공주대학교, 한국자동차산업협동조합, 주)탈리스 외

개발 목표

최종 목표		차세대 SUV용 경량 저비용 알루미늄 범퍼빔 및 차체 프레임 상용화 개발
연차 목표	1차년도	경제적 성과	8억원, 고용 5명
	1차년도	기술적 성과	차세대 SUV용 범퍼 및 차체 프레임 설계안 기술 확보
	2차년도	경제적 성과	9억원, 고용 8명
	2차년도	기술적 성과	차세대 SUV용 범퍼 및 차체 프레임 제작 기술 확보
	3차년도	경제적 성과	62억원, 고용 12명
	3차년도	기술적 성과	차세대 SUV용 범퍼 및 차체 프레임 상용화 기술 확보

개발기술의 필요성

기존 Al 범퍼빔 문제점

압출 후 수행되는 스트레치 벤딩 공정의 경우 추가 스트레치 설비 필요 및 싸이클 타임 증대
벤딩 후 수행되는 Piercing 공정들은 추가 금형 및 공정수로 인해 알루미늄 범퍼빔의 제조원가를 높이고, Piercing에 의한 Burr생성 및 Hole 가공부의 국부적인 변형 발생
가공 후 스프링 백(Spring Back) 발생, 국부좌굴 발생, 두께 및 단면형상의 변화가 종종 발생하게 되어 제품의 치수정밀도 및 충격흡수능력에 큰 영향을 미침
이로 인해, 경량화를 통한 연비 개선의 장점에도 불구하고 일부 중대형 차량 외에는 가격과 품질로 인해 그 적용이 확대되지 못하고 있음

기존 차체 프레임 문제점

현재 차량의 운전자 및 동승자, 보행자의 안전 법규가 강화되고 있어, 안전관련 부품이 추가, 보완되고 있는 실정으로 경량화 필요성 증대
또한 기존 스틸 범펌와 체결되어지는 Chassis Frame을 알루미늄 범퍼가 장착되는 특성을 반영한 차체 프레임 설계 필요
차량의 구조적인 강도를 지탱할 뿐만 아니라 주행 안전성 및 성능을 결정짓는 중요한 차체 부품으로써, 차체 중량의 상당부분을 차지하고 있어 Bumper Beam을 포함한 Chassis Frame Assy는 경량화의 필요성이 매우 절실함.

개발기술의 차별성/혁신성: 기존 Al 범퍼빔 제조 기술; 개발 저비용 Al 범퍼빔 제조 기술; 추가 스트레치 설비 불필요 / 싸이클 타임 감소 / 제조원가 감소 (10%) / 제품의 품질 향상 / 대형차량 미만 적용 확대

ISO View

Side View

Upsetting

Closing Press

Open Press

범퍼빔 압출재 치수정밀도

압출재 치수측정 방법

범퍼빔 벤딩 스프링백

스프링백 측정 방법

범퍼 Assy’ 치수정밀도

범퍼 Assy’ 치수측정 방법

범퍼 충돌시험

IIHS Full Frontal Test

IIH Front Corner Test

범퍼빔 변형량 및 가속도 비교

실차 조건 모사 대차 충돌 시험

연차별 주요 개발 내용

1차년도 (2015년)	Bending-Piercing 복합성형금형 설계 제작
	Bending-Piercing 일체성형 공정기반기술 확립
	차세대 SUV용 경량 차체 프레임 부품별 설계안 및 조립안 수립
2차년도 (2016년)	Bending-Piercing 복합금형 수정설계 및 성형공정 최적화
	차세대 SUV용 경량 차체 프레임 어셈블리 설계 최적화 및 시제품 제작
	대차 충돌시험 실시를 통한 제품 검증
3차년도 (2017년)	Bending-Piercing 복합금형 시스템 상용화 개발
	차세대 SUV용 경량 차체 프레임 어셈블리 상용화 개발
	대차 충돌시험 실시를 통한 제품 검증

기업간(시도간) 연계협력 방안

본 과제를 통해 충남/세종 경제협력권 기계부품 산업육성을 위해 아산, 천안, 세종시 내 입주해 있는 기업 및 기관들간 연계협력 활동 활성화를 이루고, 지역간 상생을 도모하고자 하며, 신규 부품 SUPPLY CHAIN 구축을 통한 지역 경제산업 육성에 이바지하고자 함.

사업화 지원팀의 연계협력 지원 방안

부품 Supply Chain 구축을 위한 기업간 연계협력 방안

완성차 구매본부(현대,기아, 르노삼성,한국GM) 자문회의 기구를 통해 경기산업㈜사의 Al 범퍼 신기술 및 본 과제 컨소시엄 구성업체 소개를 통해 각 기업간 연계협력 홍보 지원
부품 기업DB를 활용하여, 차체 어셈블리 제조기업 선별 후 사전수요 조사 및 기업별 기술 홍보 실시

전문기관 활용을 통한 네트워크 구축 협력 방안

높은 생산비용 및 품질관리 문제로 국내에서는 일부 대형 고급세단에만 적용

알루미늄 범퍼 vs 스틸범퍼(기타소재범퍼) 비교 참고자료

– 범퍼용 소재 비교

– Performance : Comparison among various commercial alloys

Materials	Alloy/Grade	Density (g/cm3)	Stiffness		Equal Bending Stiffness to Steel
Materials	Alloy/Grade	Density (g/cm3)	Modulus	Modulus/ Density	Thickness Ratio	Weight Ratio
Mg	AZ80-T5, extrusion	1.80	45	25.0	1.67	0.38 (62% Reduce)
Al	6061-T6, extrusion	2.70	67	25.5	1.45	0.50 (50% Reduce)
Al	7005-T5, extrusion	2.78	72	25.9	1.40	0.45 (55% Reduce)
Fe	Steel, galvanized	7.80	210	26.9	1.0	1 (0% Reduce)
Plastics	PC/ABS, Dow 2000	1.13	2.3	2.04	4.45	0.65 (35% Reduce)