KR20180078819A - Method of manufacturing hybrid vehicle body part with different material - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method of manufacturing a hybrid body part made of different materials. The method of manufacturing a hybrid body part made of different materials comprises: a step of providing a patch comprising a blank made of a metal material, an adhesive, and a composite material; a step of stacking the blank, the adhesive, and the patch on a lower mold which is separated from an upper mold; a step of combining the upper mold and the lower mold to simultaneously press the blank, the adhesive, and the composite material, and heating the upper and lower molds by a heating unit to simultaneously heat the blank, the adhesive, and the composite material; and a step of cooling and hardening a molded body part. According to the present invention, productivity can be improved by simplifying a manufacturing process.

Description

이종 소재로 이루어진 하이브리드 차체부품 제조 방법{Method of manufacturing hybrid vehicle body part with different material}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method of manufacturing a hybrid vehicle body part made of different materials,

본 발명은 이종 소재를 이용하여 차체부품을 제조하는 기술과 관련된다.The present invention relates to a technique for manufacturing vehicle body parts using different materials.

차량 경량화는 완성차 업계의 오랜 시간 동안 지속되는 화두이다. 차량 경량화가 중요해지는 외부적인 요인으로는 각국의 연비규제 강화를 들 수 있다. 차량 경량화를 실현하기 위한 방법 중 하나는 종래의 차체부품보다 중량이 낮은 차체부품을 차량에 채용하는 것이다. 최근에는 차량 경량화와 고강도화를 위해 차체부품에 복합재를 많이 적용하고 있는 중이다.Vehicle weight reduction is a long-lasting topic in the automobile industry. External factors that are important for vehicle weight reduction are strengthening fuel economy regulations in each country. One of the methods for achieving vehicle weight reduction is to employ a vehicle body having a weight lower than that of a conventional vehicle body. Recently, a lot of composites have been applied to body parts for lighter weight and higher strength.

한편, 종래 예에 따른 차체부품은 다음과 같은 방법으로 제조되고 있다. 먼저, 강재로 제1 부품을 성형하고, 복합재로 제2 부품을 성형한다. 그 다음, 제2 부품에 접착제를 랩핑한다. 그 다음, 제2 부품을 접착제에 의해 제1 부품에 접착시킨 후 경화시키게 되면, 최종 차체부품으로 완성하게 된다. 그런데, 전술한 방법에 의하면, 제조 공정수가 비교적 많기 때문에 생산성이 저하될 수 있다.On the other hand, the body part according to the conventional example is manufactured by the following method. First, a first part is formed of a steel material and a second part is formed of a composite material. Then, the adhesive is wrapped on the second part. Then, the second part is adhered to the first part by an adhesive and then hardened, thereby completing the final body part. By the way, according to the above-mentioned method, the productivity can be lowered because the number of manufacturing steps is relatively large.

본 발명의 과제는 제조 공정을 간소화하여 생산성을 높일 수 있는 하이브리드 차체부품 제조 방법을 제공함에 있다.A further object of the present invention is to provide a method of manufacturing a hybrid vehicle body part that can simplify the manufacturing process and enhance the productivity.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 이종 소재로 이루어진 하이브리드 차체부품 제조 방법은, 금속재로 이루어진 블랭크(blank)와, 접착제, 및 복합재로 이루어진 패치(patch)를 마련하는 단계와, 상부 금형에 대해 형분리된 상태의 하부 금형 상에 블랭크와 접착제와 패치 순서로 적층하는 단계와, 상부 금형과 하부 금형을 형합시켜 블랭크와 접착제와 복합재를 동시에 가압함과 아울러 가열 유닛에 의해 상,하부 금형을 가열함에 따라 블랭크와 접착제와 복합재를 동시에 가열하여 차체부품을 성형하는 단계, 및 성형된 차체부품을 냉각시켜 경화시키는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a hybrid vehicle body part made of different materials, comprising the steps of: providing a patch made of a blank made of a metal material, an adhesive, and a composite material; A step of laminating a blank, an adhesive, and a patch on a lower mold in a state of being separated from each other; a step of pressing the blank, the adhesive, and the composite at the same time by combining the upper mold and the lower mold, Heating the blank, the adhesive, and the composite material at the same time to form a car body component; and cooling and curing the molded car body component.

여기서, 블랭크는 강(steel), 알루미늄, 마그네슘 중 어느 하나의 소재로 이루어질 수 있다. 패치는 탄소섬유강화플라스틱, 유리섬유강화플라스틱 중 어느 하나의 소재로 이루어질 수 있다.Here, the blank may be made of any one of steel, aluminum, and magnesium. The patch may be made of any one of carbon fiber reinforced plastic and glass fiber reinforced plastic.

본 발명에 따르면, 금속재와 복합재로 각각 부품을 성형한 후 성형된 부품들을 접착제로 접합시키는 방식에 비해, 제조 공정수를 간소화하여 생산성을 높일 수 있다. 본 발명에 따르면, 금속재와 복합재로 이루어진 하이브리드 차체부품으로 구성되므로, 고강도를 지니면서 경량화되어 차량 경량화에 기여할 수 있다. 또한, 차체부품은 블랭크로 성형된 부위가 충격에 저항하고, 패치로 성형된 부위가 충격을 흡수할 수 있는 구조로 이루어져 충격흡수능을 향상시킬 수 있다.Industrial Applicability According to the present invention, productivity can be improved by simplifying the number of manufacturing processes compared to a method of forming parts with a metal material and a composite material, respectively, and bonding the molded parts with an adhesive. According to the present invention, since it is composed of a hybrid body part made of a metal material and a composite material, it can be lightweight with high strength, contributing to vehicle weight reduction. In addition, the body part has a structure in which the portion molded with the blank is resistant to impact, and the portion molded with the patch has a structure capable of absorbing impact, so that the shock absorbing ability can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 소재로 이루어진 하이브리드 차체부품 제조 방법에 대한 순서도이다.
도 2는 도 1에 있어서, 하이브리드 차체부품 제조하는 과정들을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a hybrid vehicle body part made of different materials according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining the steps of manufacturing a hybrid vehicle component in FIG. 1;

본 발명에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, the same reference numerals are used for the same components, and a detailed description of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes and sizes of the elements in the drawings and the like can be exaggerated for clarity.

본 발명의 일 실시예에 따른 이종 소재로 이루어진 하이브리드 차체부품 제조 방법에 의해 제조되는 차체부품은 사이드 아우터 컴플리트(side outer complete)에 해당할 수 있다. 사이드 아우터 컴플리트는 차량의 좌우에 각각 설치되어 지붕을 받치고 도어를 유지하는 것으로, 사이드 실(side sill)과, 센터 필러(center pillar)와, 루프 사이드(roof side)와, 프런트 필러 어퍼(front pillar upper), 및 프런트 필러 로워(front pillar lower)를 포함한다.The body part manufactured by the method for manufacturing a hybrid body part made of different materials according to an embodiment of the present invention may correspond to a side outer complete. The side outer complete is installed on the left and right sides of the vehicle to support the roof and to hold the door and includes a side sill, a center pillar, a roof side, a front pillar upper, and a front pillar lower.

루프 사이드는 사이드 실의 상측에 간격을 두고 배치된다. 센터 필러는 상단이 사이드 실의 중앙 부위에 결합되고 하단이 루프 사이드의 중앙 부위에 결합된다. 프런트 필러 어퍼는 상단이 루프 사이드의 전단에 결합된다. 프런트 필러 로워는 상단이 프런트 필러 어퍼의 하단에 결합되고 하단이 사이드 실의 전단 부위에 결합된다. 프런트 필러 어퍼와 프런트 필러 로워는 프런트 필러를 이룬다.The roof side is disposed on the upper side of the side room at an interval. The center pillar is coupled to the central portion of the side seal at the top and to the central portion of the roof side at the bottom. The front filler upper is joined to the front end of the roof side. The front pillow lower is joined to the lower end of the front pillow upper and the lower end is coupled to the front end portion of the side seal. The front filler upper and the front filler lower form a front filler.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 소재로 이루어진 하이브리드 차체부품 제조 방법에 대한 순서도이다. 도 2는 도 1에 있어서, 하이브리드 차체부품 제조하는 과정들을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a hybrid vehicle body part made of different materials according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view for explaining the steps of manufacturing a hybrid vehicle component in FIG. 1;

도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 소재로 이루어진 하이브리드 차체부품(10)을 제조하는 방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to FIGS. 1 and 2, a method of manufacturing the hybrid vehicle body part 10 made of different materials according to an embodiment of the present invention will be described.

먼저, 블랭크(11)와, 접착제(12), 및 패치(13)를 마련한다(S10). 여기서, 블랭크(11)와 패치(13)의 형상은 성형될 차체부품(10)의 형상에 맞게 적절히 설정될 수 있다. 패치(13)는 블랭크(11)보다 작은 면적을 갖는 것으로 예시되어 있으나, 필요에 따라 블랭크(11)와 동일한 면적을 갖는 것도 가능하다. 또한, 패치(13)는 필요에 따라 복수 개로 마련될 수 있다.First, the blank 11, the adhesive 12, and the patch 13 are provided (S10). Here, the shapes of the blank 11 and the patch 13 can be set appropriately according to the shape of the body part 10 to be molded. The patch 13 is illustrated as having a smaller area than the blank 11, but it is also possible to have the same area as the blank 11 if necessary. Further, a plurality of patches 13 may be provided as required.

블랭크(11)는 금속재로 이루어진다. 예컨대, 블랭크(11)는 강, 알루미늄, 마그네슘 중 어느 하나의 소재로 이루어질 수 있다. 패치(13)는 복합재로 이루어진다. 복합재는 강화섬유에 수지가 예비 함침되어 구성된다. 예컨대, 패치(13)는 탄소섬유강화플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastic, CFRP), 유리섬유강화플라스틱(Glass Fiber Reinforced Plastic, GFRP) 중 어느 하나의 소재로 이루어질 수 있다. 접착제(12)는 블랭크(11)와 패치(13)를 접착하기 위한 것이다. 예컨대, 접착제(12)는 유리섬유(glass fiber) 소재의 시트 상에 에폭시 계열 소재의 접착층이 형성된 구조로 이루어질 수 있다.The blank 11 is made of a metal material. For example, the blank 11 may be made of any one of steel, aluminum, and magnesium. The patch 13 is made of a composite material. The composite material is constituted by preliminarily impregnating the reinforcing fiber with resin. For example, the patch 13 may be made of any one of carbon fiber reinforced plastic (CFRP) and glass fiber reinforced plastic (GFRP). The adhesive 12 is for adhering the blank 11 and the patch 13. For example, the adhesive 12 may have a structure in which an adhesive layer of an epoxy-based material is formed on a sheet of glass fiber material.

그 다음, 상부 금형(21)에 대해 형분리된 상태의 하부 금형(22) 상에 블랭크(11)와 접착제(12)와 패치(13) 순서로 적층한다(S20). 여기서, 블랭크(11)가 패치(13)보다 하측에 적층된 것으로 예시되어 있으나, 패치(13)의 면적에 따라 적층 순서는 반대가 될 수도 있다.Then, the blank 11, the adhesive 12 and the patch 13 are stacked on the lower mold 22 in a state of being separated from the upper mold 21 (S20). Here, although the blank 11 is illustrated as being stacked below the patch 13, the stacking order may be reversed depending on the area of the patch 13.

그 다음, 상부 금형(21)과 하부 금형(22)을 형합시켜 블랭크(11)와 접착제(12)와 복합재(13)를 동시에 가압함과 아울러, 가열 유닛(23)에 의해 상,하부 금형(21, 22)을 가열함에 따라 블랭크(11)와 접착제(12)와 복합재(13)를 동시에 가열하여 차체부품(10)을 성형한다(S30). 그 다음, 성형된 차체부품(10)을 냉각시켜 경화시킨다(S40).Next, the upper mold 21 and the lower mold 22 are combined to press the blank 11, the adhesive 12 and the composite material 13 at the same time, and the heating unit 23 presses the upper and lower molds 21, and 22 are heated, the blank 11, the adhesive 12, and the composite material 13 are simultaneously heated to form the body part 10 (S30). Then, the molded body component 10 is cooled and hardened (S40).

여기서, 하부 금형(22)은 상면에 성형부를 갖는다. 하부 금형(22)의 성형부는 차체부품(10)의 하면 형상과 반대되는 형상으로 이루어진다. 상부 금형(21)은 하부 금형(22)과 형합 또는 형분리된다. 상부 금형(21)은 하부 금형(22)에 대해 승강 동작할 수 있다. 이 경우, 상부 금형(21)은 유압식 또는 기계식 프레스장치의 가동 프레임에 연결되어, 가동 프레임이 승강 동작할 때, 가동 프레임과 함께 승강 동작할 수 있다.Here, the lower mold 22 has a molding portion on its upper surface. The forming portion of the lower mold 22 has a shape opposite to the bottom shape of the body part 10. [ The upper mold 21 is fitted or separated from the lower mold 22. [ The upper mold 21 can move up and down with respect to the lower mold 22. In this case, the upper mold 21 is connected to a movable frame of a hydraulic or mechanical press apparatus, and can move up and down together with the movable frame when the movable frame moves up and down.

상부 금형(21)은 하면에 성형부를 갖는다. 상부 금형(21)의 성형부는 차체부품(10)의 상면 형상과 반대되는 형상으로 이루어진다. 상부 금형(21)은 하부 금형(22)과 형합되면, 접착제(12)를 사이에 두고 적층된 블랭크(11)와 패치(13)를 가압해서 차체부품(10)으로 성형할 수 있게 한다.The upper mold 21 has a molding part on the lower surface. The molding portion of the upper mold 21 has a shape opposite to the shape of the upper surface of the body 10. The upper mold 21 is formed with the lower mold 22 so that the blank 11 and the patch 13 stacked with the adhesive 12 therebetween can be pressed into the body part 10 to be molded.

가열 유닛(23)이 상,하부 금형(21, 22)에 각각 장착되어 상,하부 금형(21, 22)을 가열할 수 있다. 가열 유닛(23)은 상부 금형(21)에 장착된 상부 히터, 및 하부 금형(22)에 장착된 하부 히터를 포함할 수 있다. 상,하부 히터는 복수의 히터 카트리지들로 각각 구성될 수 있다.The heating unit 23 can be mounted on the upper and lower dies 21 and 22 to heat the upper and lower dies 21 and 22, respectively. The heating unit 23 may include an upper heater mounted on the upper mold 21 and a lower heater mounted on the lower mold 22. [ The upper and lower heaters may be respectively composed of a plurality of heater cartridges.

상부 금형(21)과 하부 금형(22)이 형합되어 블랭크(11)와 접착제(12)와 패치(13)를 가압할 때, 가열 유닛(23)은 상부 금형(21)과 하부 금형(22)을 가열한다. 따라서, 블랭크(11)와 접착제(12)와 패치(13)는 가압되면서 가열될 수 있다.When the upper mold 21 and the lower mold 22 are combined to press the blank 11, the adhesive agent 12 and the patch 13, the heating unit 23 moves the upper mold 21 and the lower mold 22, . Therefore, the blank 11, the adhesive 12 and the patch 13 can be heated while being pressurized.

블랭크(11)와 접착제(12)와 패치(13)가 가열되면, 접착제(12)의 접착 물질이 용융되며, 용융된 접착 물질은 블랭크(11)와 패치(13) 사이에 빈틈 없이 채워지게 된다. 이때, 접착제(12)가 유리섬유 소재의 시트 상에 에폭시 계열 소재의 접착층이 형성된 구조로 이루어진 경우, 시트는 유리섬유 사이에 공극이 형성되어 있으며, 에폭시 계열 소재가 가열에 의해 용융된다. 용융된 에폭시 계열 소재는 유리섬유 사이의 공극을 통과하게 되므로, 블랭크(11)와 패치(13) 양쪽에 모두 접한 상태가 된다. 이 상태에서, 에폭시 계열 소재가 냉각되어 경화되면, 블랭크(11)와 패치(13)가 접합될 수 있게 된다. 이때, 블랭크(11)와 패치(13)는 유리섬유 소재의 시트를 사이에 두고 접합되므로, 패치(13)에 함유된 탄소섬유 등으로 인한 블랭크(11)의 부식이 방지될 수 있다.When the blank 11, the adhesive 12 and the patch 13 are heated, the adhesive material of the adhesive 12 is melted and the melted adhesive material is filled tightly between the blank 11 and the patch 13 . At this time, if the adhesive 12 has a structure in which an adhesive layer of an epoxy-based material is formed on a sheet of glass fiber material, a gap is formed between the glass fibers of the sheet, and the epoxy-based material is melted by heating. The molten epoxy-based material is allowed to pass through the gap between the glass fibers, so that both the blank 11 and the patch 13 are in contact with each other. In this state, when the epoxy-based material is cooled and hardened, the blank 11 and the patch 13 can be joined. At this time, since the blank 11 and the patch 13 are bonded together with the glass fiber material sheet interposed therebetween, corrosion of the blank 11 due to the carbon fibers and the like contained in the patch 13 can be prevented.

또한, 패치(13)가 가열되면, 패치(13)의 수지 성분이 용융되어 패치(13)로부터 유출된다. 유출된 수지 성분은 용융된 상태의 에폭시 계열 소재와 혼입된다. 이후, 혼입된 수지 성분은 에폭시 계열 소재와 함께 냉각되어 경화되면, 블랭크(11)와 패치(13)가 더욱 강건하게 접합될 수 있다.Further, when the patch 13 is heated, the resin component of the patch 13 melts and flows out from the patch 13. The spilled resin component is mixed with the epoxy-based material in a molten state. Thereafter, when the mixed resin component is cooled and hardened together with the epoxy-based material, the blank 11 and the patch 13 can be bonded more strongly.

전술한 방식에 의해 차체부품(10)이 제조되면, 금속재와 복합재로 각각 부품을 성형한 후 성형된 부품들을 접착제로 접합시키는 방식에 비해, 제조 공정수를 간소화하여 생산성을 높일 수 있다. 이렇게 제조된 차체부품(10)은 금속재와 복합재로 이루어진 하이브리드 차체부품으로 구성되므로, 고강도를 지니면서 경량화되어 차량 경량화에 기여할 수 있다. 또한, 차체부품(10)은 블랭크(11)로 성형된 부위가 충격에 저항하고, 패치(13)로 성형된 부위가 충격을 흡수할 수 있는 구조로 이루어져 충격흡수능을 향상시킬 수 있다.When the vehicle body part 10 is manufactured by the above-described method, the number of manufacturing steps can be simplified and productivity can be improved, compared with a method in which molded parts are molded with a metal material and a composite material and then the molded parts are bonded with an adhesive. Since the body part 10 manufactured in this manner is composed of a hybrid body part made of a metal material and a composite material, it can be lightweight with high strength, contributing to vehicle weight reduction. In addition, the body part 10 has a structure in which the portion molded with the blank 11 is resistant to impact, and a portion molded with the patch 13 has a structure capable of absorbing the impact, so that the impact absorbing ability can be improved.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation and that those skilled in the art will recognize that various modifications and equivalent arrangements may be made therein. It will be possible. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.

11..블랭크 12..접착제
13..패치 21..상부 금형
22..하부 금형 23..가열 유닛11. Blank 12. Adhesive
13 .. Patch 21 .. Upper mold
22. Lower mold 23. Heating unit

Claims (2)

금속재로 이루어진 블랭크와, 접착제, 및 복합재로 이루어진 패치를 마련하는 단계;
상부 금형에 대해 형분리된 상태의 하부 금형 상에 블랭크와 접착제와 패치 순서로 적층하는 단계;
상부 금형과 하부 금형을 형합시켜 블랭크와 접착제와 복합재를 동시에 가압함과 아울러, 가열 유닛에 의해 상,하부 금형을 가열함에 따라 블랭크와 접착제와 복합재를 동시에 가열하여 차체부품을 성형하는 단계; 및
성형된 차체부품을 냉각시켜 경화시키는 단계;
를 포함하는 이종 소재로 이루어진 하이브리드 차체부품 제조 방법.Providing a patch of a metal blank, an adhesive, and a composite material;
Depositing a blank, an adhesive, and a patch on the lower mold in a state of being separated from the upper mold;
Molding the upper mold and the lower mold to simultaneously press the blank, the adhesive, and the composite material; heating the upper and lower molds by the heating unit to simultaneously heat the blank, the adhesive, and the composite material; And
Cooling and cooling the molded body part;
Wherein the hybrid body part is made of a different material. 제1항에 있어서,
상기 블랭크는 강(steel), 알루미늄, 마그네슘 중 어느 하나의 소재로 이루어지며;
상기 패치는 탄소섬유강화플라스틱, 유리섬유강화플라스틱 중 어느 하나의 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 이종 소재로 이루어진 하이브리드 차체부품 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the blank is made of any one of steel, aluminum, and magnesium;
Wherein the patch is made of any one of carbon fiber reinforced plastic and glass fiber reinforced plastic.
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