금형은 자동차 산업의 기본 공정 장비입니다. 자동차 생산 부품의 90% 이상이 금형으로 성형됩니다. 일반 자동차 한 대를 제작하는 데는 약 1,500세트의 금형이 필요하며, 그중 약 1,000세트의 스탬핑 다이가 사용됩니다. 신차 개발 과정에서 작업량의 90%는 차체 형상 변경에 사용됩니다. 신차 개발 비용의 약 60%는 차체 및 스탬핑 공정과 장비 개발에 사용됩니다. 차량 총 제조 비용의 약 40%는 차체 스탬핑 및 조립 비용입니다.
국내외 자동차 금형 산업의 발전에 따라 금형 기술은 다음과 같은 발전 추세를 보이고 있다.
첫째, 금형의 3차원 설계 상태가 공고화되었습니다.
금형의 3차원 설계는 디지털 금형 기술의 중요한 부분이며, 금형 설계, 제조, 검사 통합의 기반이 됩니다. 일본 도요타, 미국 등 여러 기업이 금형의 3차원 설계를 성공적으로 수행하여 우수한 적용 성과를 거두었습니다. 외국의 3차원 금형 설계 사례 중 일부는 참고할 가치가 있습니다. 3차원 금형 설계는 통합 생산을 용이하게 할 뿐만 아니라, 간섭 검사에도 편리하며, 동작 간섭 분석을 통해 2차원 설계의 문제를 해결할 수 있습니다.
둘째, 스탬핑 공정 시뮬레이션(CAE)이 더욱 두드러진다.
최근 컴퓨터 소프트웨어와 하드웨어의 급속한 발전으로 프레스 성형 공정 시뮬레이션 기술(CAE)의 중요성이 더욱 커지고 있습니다. 미국, 일본, 독일 등 선진국에서는 CAE 기술이 금형 설계 및 제조 공정의 필수적인 요소로 자리 잡았으며, 성형 결함 예측, 스탬핑 공정 및 금형 구조 최적화, 금형 설계 신뢰성 향상, 시험 시간 단축 등에 널리 활용되고 있습니다. 국내의 많은 자동차 금형 기업들이 CAE 적용에 상당한 진전을 이루어 좋은 성과를 거두고 있습니다. CAE 기술을 적용하면 시제품 제작 비용을 크게 절감하고 스탬핑 금형 개발 주기를 단축할 수 있어 금형 품질을 보장하는 중요한 수단이 되었습니다. CAE 기술은 금형 설계를 경험적 설계에서 과학적 설계로 점차 변화시키고 있습니다.
셋째, 디지털 금형기술이 주류로 자리 잡았다
최근 몇 년간 디지털 금형 기술의 급속한 발전은 자동차 금형 개발 과정에서 직면하는 많은 문제를 해결하는 효과적인 방법입니다. 소위 디지털 금형 기술은 금형 설계 및 제조 공정에 컴퓨터 기술 또는 컴퓨터 지원 기술(CAX)을 적용하는 것입니다. 국내외 자동차 금형 기업의 컴퓨터 지원 기술 적용 성공 사례를 요약해 보겠습니다. 디지털 자동차 금형 기술은 주로 다음과 같은 측면을 포함합니다. 1. 제조 가능성 설계(DFM)는 설계 과정에서 제조 가능성을 고려하고 분석하여 공정의 성공을 보장합니다. 2. 금형 표면 설계 보조 기술은 지능형 프로파일 설계 기술을 개발합니다. 3. CAE는 스탬핑 공정의 분석 및 시뮬레이션을 지원하여 발생 가능한 결함과 성형 문제를 예측하고 해결합니다. 4. 기존의 2차원 설계를 3차원 금형 구조 설계로 대체합니다. 5. 금형 제조 공정은 CAPP, CAM 및 CAT 기술을 사용합니다. 6. 디지털 기술을 활용하여 시제품 공정 및 스탬핑 생산의 문제를 해결합니다.
넷째, 금형가공 자동화의 급속한 발전
첨단 가공 기술과 장비는 생산성 향상과 제품 품질 보장에 중요한 기반이 됩니다. 첨단 자동차 금형 회사에서는 CNC 공작 기계, 자동 공구 교환기(ATC), 자동 가공 광전자 제어 시스템, 그리고 온라인 측정 시스템을 공작물에 사용하는 경우가 흔합니다. CNC 가공은 단순한 형상 가공에서 형상 및 구조 표면의 본격적인 가공으로 발전했습니다. 중저속 가공에서 고속 가공으로 가공 자동화 기술이 급속히 발전했습니다.
5. 고강도 강판 스탬핑 기술은 미래 발전 방향입니다.
고강도강은 항복비, 변형 경화 특성, 변형 분포 능력, 충돌 에너지 흡수 측면에서 우수한 특성으로 인해 자동차에 매우 적합합니다.현재 자동차 스탬핑에 사용되는 고강도강은 주로 페인트 경화강(BH강), 듀플렉스강(DP강), 상변화 유도 플라스틱강(TRIP강)입니다.국제 초경량 차체 프로젝트(ULSAB)는 2010년에 출시된 고급 컨셉 모델(ULSAB-AVC)의 97%가 고강도강이 될 것으로 예상하고 있으며, 차량 소재에서 고급 고강도 강판의 비중은 60%를 초과하고 듀플렉스강의 비중은 차량용 강판의 74%를 차지할 것으로 예상합니다.
현재 널리 사용되고 있는 IF강을 중심으로 한 연강 계열은 고강도 강판 계열로, 고강도 저합금강은 2상강 및 초고강도 강판으로 대체될 것입니다. 현재 국내 자동차 부품용 고강도 강판의 적용은 주로 구조용 부품과 보 부품에 국한되어 있으며, 사용되는 재료의 인장 강도는 500MPa 이상입니다. 따라서 고강도 강판 스탬핑 기술을 신속하게 습득하는 것은 중국 자동차 금형 산업에서 시급히 해결해야 할 중요한 과제입니다.
여섯째, 신규 금형 제품 적기 출시
자동차 스탬핑 생산의 고효율화 및 자동화 발전에 따라, 프로그레시브 다이는 자동차 스탬핑 부품 생산에 더욱 널리 사용될 것입니다. 복잡한 형상의 스탬핑 부품, 특히 기존 공정에서 여러 쌍의 펀치가 필요한 중소형 복합 스탬핑 부품은 프로그레시브 다이 성형을 통해 성형되는 경우가 점점 더 많아지고 있습니다. 프로그레시브 다이는 높은 기술적 난이도, 높은 제조 정밀도, 긴 생산 주기를 가진 첨단 금형 제품입니다. 멀티 스테이션 프로그레시브 다이는 중국에서 개발되는 핵심 금형 제품 중 하나가 될 것입니다.
7. 금형소재와 표면처리기술을 재활용한다
금형 소재의 품질과 성능은 금형 품질, 수명, 그리고 비용에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 최근 들어 다양한 고인성, 고내마모성 냉간 가공 금형강, 화염 경화 냉간 가공 금형강, 분말 야금 냉간 가공 금형강 외에도, 해외에서는 대형 및 중형 스탬핑 금형에 주철 소재를 사용하는 것이 가치 있는 것으로 여겨지고 있습니다. 이러한 발전 추세는 주목할 만합니다. 연성 주철은 인성과 내마모성이 우수하고, 용접성, 가공성, 표면 경화성도 우수하며, 합금 주철보다 가격이 저렴하여 자동차 스탬핑 금형에 널리 사용되고 있습니다.
8. 과학적 관리와 정보화는 금형기업의 발전 방향이다
자동차 금형 기술 발전의 또 다른 중요한 측면은 과학적 정보 관리입니다. 과학적 관리 덕분에 금형 회사는 적시 생산(Just-in-Time Manufacturing)과 린 생산(Lean Production) 방향으로 지속적으로 발전할 수 있었습니다. 기업 관리는 더욱 정밀해지고, 생산 효율성은 크게 향상되었으며, 비효율적인 제도, 연결망, 인력은 지속적으로 간소화되었습니다. 현대 경영 기술의 발전으로 기업자원관리시스템(ERP), 고객관계관리(CRM), 공급망관리(SCM), 프로젝트 관리(PM) 등 다양한 첨단 정보 관리 도구가 널리 사용되고 있습니다.
아홉째, 금형의 정밀화는 피할 수 없는 추세이다
소위 정밀 금형 제작은 금형 개발 과정 및 제조 결과, 특히 스탬핑 공정의 합리화 및 금형 구조 설계, 금형 가공의 정밀성, 금형 제품의 높은 신뢰성, 그리고 엄격한 기술 관리를 의미합니다. 정밀 금형 제작은 단일 기술이 아니라 설계, 가공, 관리 기법의 종합적인 반영입니다. 기술적 우수성 외에도, 엄격한 관리를 통해 정밀 금형 제작의 실현이 보장됩니다.
게시 시간: 2023년 4월 23일