TL;DR

에어백 부품 스탬핑은 인플레이터 하우징, 버스트 디스크, 확산기(디퓨저) 등 안전성과 직결되는 부품을 생산하기 위한 고정밀 제조 공정입니다. 이러한 부품들은 전개 시 고압 용기로서 작동하기 때문에 제조사에서는 주로 구조적 완전성과 기밀 봉합을 보장하기 위해 딥 드로잉 스탬핑 그리고 진보적 다이 기술을 활용합니다. 일반적으로 사용되는 소재로는 연신율과 인장 강도의 균형이 우수한 1008 냉간압연강 및 고강도 저합금(HSLA) 강철이 있습니다.

이 분야에서 성공하기 위해서는 IATF 16949 표준을 철저히 준수하고, 무결함 품질 관리 및 대량 생산 환경에서도 엄격한 공차(보통 ±0.05mm)를 유지할 수 있는 고도화된 금형 기술이 필요합니다. 이 공정은 다이 내부에서의 압력 모니터링 및 비전 검사와 같은 철저한 인라인 테스트를 특징으로 하여 생명 구조 상황에서의 신뢰성 있는 성능을 보장합니다.

주요 구성품: 어떤 부품들이 스탬핑되는가?

에어백 모듈은 고도로 설계된 금속 부품들로 구성된 어셈블리로서, 각각의 부품이 전개 과정에서 특정한 기능을 수행한다. 일반적인 자동차 스탬핑 부품과 달리, 이러한 부품들은 폭발 압력을 견디면서도 파편이 발생하지 않도록 해야 한다.

인플레이터 하우징 및 캐니스터

인플레이터 하우징은 실질적으로 압력 용기이다. 주로 심장 성형 을 통해 제조되는 이 원통형 부품은 화학 추진제를 내장한다. 스탬핑 공정은 에어백 팽창 시 잘못된 지점에서 파열되지 않도록 균일한 두께의 벽을 유지하는 완전한 밀봉 구조의 컨테이너를 만들어야 한다. 변형 유형에는 운전석(스티어링 휠) 및 조수석 캐니스터가 포함된다.

버스트 디스크

버스트 디스크는 정밀하게 조정된 압력 방출 밸브이다. 아래에서 언급된 바와 같이 IMS Buhrke-Olson 이 얇은 금속 다이어프램은 특정 라인을 절개하거나 약화시키도록 스탬핑 처리되어 정확한 압력 임계치에서 즉시 열리도록 보장한다. 이 제어된 파손 메커니즘은 가스가 수 밀리초 안에 에어백을 채우는 동시에 과도한 압력 상승을 방지한다.

디퓨저 및 스크린

가스가 방출되면, 가스는 엠보싱 처리된 디퓨저와 필터 스크린을 통과합니다. 디퓨저는 일반적으로 1008 냉간 압연 강판으로 만들어지며, 에어백을 대칭적으로 팽창시키기 위해 가스 흐름을 고르게 분산시킵니다. 필터 스크린은 주로 304 스테인리스강으로 엠보싱 가공되며, 미세 입자를 포집하고 팽창하는 가스를 냉각시켜 에어백 원단이 열 손상으로부터 보호되도록 합니다.

제조 공정: 딥 드로잉 대 프로그레시브 다이

부품의 형상과 기능에 따라 적절한 제조 방법을 선택해야 합니다. 에어백 시스템의 경우, 수용 부품 제작에는 딥 드로잉 방식이 주로 사용되고 복잡한 조립 부품에는 프로그레시브 다이 스탬핑 방식이 주로 사용됩니다.

압력 밀폐성을 위한 딥 드로잉 스탬핑

딥 드로잉은 위에서 설명한 원활한 인플레이터 하우징을 만드는 데 필수적인 공정입니다. 이 공정은 평판 금속 블랭크를 다이 캐비티 안으로 당겨 깊이가 직경을 초과하는 중공 형태를 만드는 것입니다. 여기서 중요한 엔지니어링 과제는 벽 두께 감소를 방지하기 위해 재료 흐름을 정확히 관리하는 것입니다. 벽 두께 감소 만약 금속이 곡률 부위에서 지나치게 늘어나 얇아지면, 하우징은 사고 발생 시 치명적인 파손이 일어날 수 있는 약점이 됩니다.

복잡한 형상을 위한 프로그레시브 다이 스탬핑

장착 브래킷 및 그롬멧과 같은 부품의 경우, 프로그레시브 다이 스탬핑은 속도와 기하학적 복잡성을 제공합니다. ESI의 무릎 에어백 그롬멧 사례 연구 0.1mm 허용오차를 가진 부품을 제작하기 위해 24단계의 프로그레시브 공구를 사용하는 것을 강조합니다. 이 방법은 금속 스트립을 절단, 굽힘, 성형을 동시에 수행하는 여러 공정을 통해 이동시키며, 연간 백만 개 이상의 완제품을 생산할 수 있습니다.

제조업체들은 종종 이러한 복잡한 공정을 초기 검증 단계에서 대량 생산으로 확장하는 데 어려움을 겪습니다. 그러나 소이 메탈 테크놀로지 와 같은 회사들은 신속한 시제품 제작(예: 테스트용 50개 단위)에서 고속 대량 생산까지 연결하는 포괄적인 스탬핑 솔루션을 제공함으로써, 컨트롤 암 및 서브프레임과 같은 핵심 부품들이 에어백 부품과 함께 글로벌 OEM 표준을 충족하도록 보장합니다.

첨단 서보 프레스 기술

현대적인 에어백 스탬핑 공정은 이 작업의 고유한 스트레스를 처리하기 위해 서보 프레스 기술을 활용한다. 기존 프레스는 고강도 강판 스탬핑 시 발생하는 높은 충격 하중을 감당하기 어려울 수 있다. Kyntronics는 서보 제어 작동 방식을 통해 정밀한 힘과 위치 제어가 가능하며, 후공정 검사가 아닌 스트로크 중에 결함을 즉시 탐지할 수 있는 공정 내 품질 검사를 실현할 수 있다고 언급했다.

재료 과학: 강종 및 성형성

에어백 부품 스탬핑에서의 재료 선택은 성형성(제조 측면)과 높은 인장 강도(안전성 측면) 사이의 절충이다.

• 1008 냉간 압연 강판: 에 따르면 금속 흐름 , 이 소재는 인플레이터 하우징 및 확산기용으로 산업계에서 널리 사용되는 표준 재료이다. 균열 없이 깊은 드로잉이 가능할 정도의 우수한 연성을 제공하면서도 완성된 용기에게 충분한 강도를 보장한다.
• 고강도 저합금(HSLA) 강: 하중에 의해 변형되는 것을 방지해야 하는 엔드캡 및 마운팅 브래킷과 같은 구조 부품에 사용된다. HSLA 등급은 저탄소강보다 높은 항복 강도를 제공하지만 성형 시 더 높은 톤수의 프레스가 필요하다.
• 딥드로잉 품질(DDQ) 강재: 깊이 대 지름 비율이 극단적으로 큰 부품의 경우, 성형 공정 중 찢어지는 위험을 최소화하기 위해 DDQ 강재를 지정한다.
• 304 스테인레스: 인플레이터에 의해 발생하는 고온 가스에 대해 내식성과 열적 안정성이 요구되는 필터 스크린 및 내부 부품에 주로 사용된다.

기술적 과제 및 품질 보증

에어백 제조에서의 "결함 제로" 원칙은 단순한 유행어가 아니다. 이는 문자 그대로의 요구사항이다. 현장에서 단 한 차례의 실패라도 발생하면 인명 사고와 대규모 리콜로 이어질 수 있다. 따라서 기술 개발은 예측 모델링과 실시간 검증에 집중될 수밖에 없다.

스프링백 및 가공 경화 관리

제조업체들이 경량화를 위해 강도 높은 소재를 사용함에 따라 스프링백(성형 후 금속이 원래 형태로 되돌아가는 현상)과 같은 현상이 더욱 두드러지게 나타납니다. 이러한 현상을 예측하고 공정 설계 단계에서 이를 보정하기 위해서는 고급 시뮬레이션 소프트웨어(유한요소해석, FEA)의 적용이 필수적입니다. 또한, 딥 드로잉(deep drawing) 공정은 성형 과정에서 금속이 취성화되는 가공 경화(work hardening)를 유발합니다. 공정 엔지니어들은 재료의 연성을 유지하기 위해 드로우 속도와 윤활을 정밀하게 제어해야 합니다.

금형 내 센싱 및 검증

최고 수준의 제조업체들은 품질 보증을 직접 스탬핑 금형에 통합합니다. 다음과 같은 기술들이 사용됩니다. 금형 내 압력 테스트 그리고 시각 검사 프레스를 떠나기 전에 모든 부품이 검증되는지 확인합니다. 폭파 디스크의 경우 일관성은 매우 중요하며, 디스크가 설계된 정확한 압력에서 작동하도록 점수 각인 깊이를 마이크론 단위 이내로 제어해야 합니다. 어떠한 편차도 즉시 기계 정지를 유발하여 불량 부품이 공급망에 유입되는 것을 방지합니다.

정밀함이 생명을 구한다

에어백 부품의 스탬핑은 대량 생산과 절대적인 공학적 정밀도가 만나는 지점입니다. 인플레이터 하우징의 심층 드로잉 강도부터 폭파 디스크의 정밀 조절된 해제까지, 프로세스의 모든 단계는 엄격한 안전 기준에 따라 관리됩니다. 자동차 OEM업체의 경우, 스탬핑 협력업체를 선정할 때 단순히 프레스 용량뿐 아니라 첨단 금속재료공학, 시뮬레이션 기술 및 실시간 품질 검증 기능을 원활한 생산 공정에 통합할 수 있는 능력을 함께 평가해야 합니다.

자주 묻는 질문

1. 에어백 제작에 사용되는 주요 금속 스탬핑 방식은 무엇인가요?

두 가지 주요 방법은 딥 드로잉 스탬핑 그리고 프로그레시브 다이 스탬핑 딥 드로잉은 인플레이터 하우징과 같은 중공 원통형 부품에 사용되며, 이는 고풍압을 견딜 수 있는 이음매 없는 압력 용기를 형성하기 때문입니다. 프로그레시브 다이 스탬핑은 브라켓, 그롬멧, 디퓨저와 같이 복잡하고 다양한 특징을 가진 부품 제작에 사용되며, 정교한 형상을 고속으로 생산할 수 있게 해줍니다.

2. 에어백 스탬핑에 가장 일반적으로 사용되는 재료는 무엇인가요?

1008 냉간 압연 강판 하우징 및 디퓨저에 널리 사용되며, 우수한 성형성이 특징입니다. 304 스테인리스 스틸 열과 부식 저항성이 필요한 스크린 및 필터에 일반적으로 사용됩니다. HSLA (고강도 저합금강) 강도가 높은 인장 강도를 필요로 하는 구조 부품에 사용되며, 배출 시 발생하는 힘을 견뎌냅니다.

3. 왜 버스트 디스크(burst disc)가 에어백 시스템에서 중요한가요?

버스트 디스크는 정밀한 압력 방출 밸브 역할을 합니다. 특정 점선 또는 두께를 따라 스탬핑하여 지정된 압력에서 파열되도록 설계되어 있으며, 사고 시 에어백이 올바른 속도와 힘으로 팽창하도록 보장합니다. 스탬핑 공차가 정확하지 않을 경우, 에어백이 너무 느리게 전개되거나 폭발하여 부상의 원인이 될 수 있습니다.