TL;DR

그 자동차 펜더 스탬핑 공정 은 평평한 금속 코일을 복잡하고 공기역학적인 '클래스 A' 외장 패널로 변형시키는 고정밀 제조 과정입니다. 이 공정은 일반적으로 1,600톤을 초과하는 압력을 가진 탠덤 또는 트랜스퍼 프레스 라인을 사용하여 드로잉(drawing), 트리밍(trimming), 플랜징(flanging), 피어싱(piercing)의 네 가지 핵심 다이 공정을 수행합니다. 최종 부품이 차량 조립에 요구되는 완벽한 미적 기준을 충족하려면 재료 흐름, 다이 표면 마감 상태 및 탄성 회복(스프링백)을 철저히 제어해야 성공할 수 있습니다.

단계 1: 재료 준비 및 블랭킹

주요 프레스 라인에 진입하기 전에 원자재—일반적으로 냉간 압연 강판(CRS) 또는 고강도 알루미늄 합금—을 매우 깨끗한 상태로 정확히 준비해야 합니다. 펜더와 같은 외장 패널의 경우, 표면 품질은 코일 단계에서부터 시작됩니다. 알루미늄은 최근의 전기차(EV)에서 무게를 줄이기 위해 점점 더 선호되고 있지만, 기존의 강철에 비해 스프링백 문제를 더 크게 일으킬 수 있는 단점이 있습니다.

이 공정은 연속 코일을 풀고, 세척한 후 최종 형상에 맞게 절단하여 '블랭크(blanks)'라 불리는 평면 시트 형태로 만드는 것에서 시작됩니다. 내부 구조 부품과 달리 펜더 블랭크는 최종 부품의 바닥면을 대략적으로 모방하는 사다리꼴 또는 곡선형 프로파일을 가져야 하며, 이는 이후 트리밍 공정에서 발생하는 스크랩 재료를 최소화하기 위한 최적화된 설계입니다. 블랭킹 세척 및 윤활 처리가 여기서 매우 중요합니다. 블랭크는 압연유나 잔해물을 제거하기 위해 세척기(washer)를 통과합니다. 다음 공정 중 블랭크와 다이 사이에 미세한 먼지 입자 하나라도 낄 경우 '뾰루지'나 표면 결함이 생겨 부품이 불량으로 전락할 수 있습니다. 따라서 딥 드로잉 공정을 용이하게 하기 위해 정확한 두께의 성형용 윤활제 필름을 도포합니다.

세척 및 윤활 여기서 매우 중요합니다. 블랭크는 압연유나 잔해물을 제거하기 위해 세척기(washer)를 통과합니다. 다음 공정 중 블랭크와 다이 사이에 미세한 먼지 입자 하나라도 낄 경우 '뾰루지'나 표면 결함이 생겨 부품이 불량으로 전락할 수 있습니다. 따라서 딥 드로잉 공정을 용이하게 하기 위해 정확한 두께의 성형용 윤활제 필름을 도포합니다.

2단계: 프레스 라인 (디로우, 트림, 플랜지, 피어싱)

장비의 핵심은 자동차 펜더 스탬핑 공정 이 공정은 일반적으로 4~6개의 개별 다이 스테이션으로 구성된 트랜스퍼 또는 탠덤 프레스 라인에서 수행됩니다. 각 스테이션은 금속을 단계적으로 성형하기 위해 특정 작업을 수행합니다.

공정 10: 딥 드로잉
첫 번째이자 가장 강력한 충격은 드로우 다이(Draw Die)에서 발생합니다. 1,000~2,500톤의 힘을 가하는 프레스가 펀치를 금속 블랭크에 밀어넣어 캐비티 안으로 강제 삽입하게 되며, 이 과정에서 펜더의 주요 3D 형상(휠 아치 및 헤드라이트 윤곽선 포함)이 만들어집니다. 금속은 소성 변형되며 최대 30~40%까지 늘어납니다. 바인더 링은 시트의 가장자리를 고정하여 금속의 유동 속도를 조절하며, 금속이 너무 빨리 흐르면 주름이 생기고, 너무 느리면 파열될 수 있습니다.

공정 20: 트리밍 및 스크랩 제거
형상이 완성되면 부품은 트림 다이(Trim Die)로 이동합니다. 여기서 고정밀 전단 블레이드가 드로잉 공정 중 부품을 고정하기 위해 사용된 여분의 금속(바인더 스크랩)을 잘라내어 제거합니다. 이 공정을 통해 펜더의 실제 외주와 휠 웰 개구부가 결정됩니다. 절단된 스크랩 금속은 슈트를 통해 하부로 떨어져 재활용되며, 부품은 다음 공정으로 이동합니다.

공정 30: 플랜징 및 리스트라이킹
휀더는 차량의 유니바디에 장착하고 휠 웰을 위한 안전한 박스 엣지(hemmed edges)를 형성하기 위해 90도의 엣지(플랜지)가 필요합니다. 플랜지 다이(Flange Die)는 이러한 엣지를 아래로 굽힙니다. 동시에 '리스트라이크(restrike)' 공정이 발생할 수 있는데, 이는 다이가 패널의 특정 부위를 다시 타격하여 표면을 정밀하게 보정하고 기하학적 형상을 고정시켜 스프링백(springback)을 줄이는 작업입니다.

공정 40: 천공 및 캠 가공
최종 기계 가공 단계에서는 장착용 구멍, 안테나 절개부, 사이드 마커 라이트 개구부 등을 천공합니다. 이때 휀더의 수직면에 위치한 구멍을 주변 패널 변형 없이 가공하기 위해 캠 다이(cam dies)가 자주 사용되며, 이는 수직 프레스 운동을 수평 절단 동작으로 변환하는 메커니즘 구동 도구입니다.

단계 3: Class A 서피스 엔지니어링

플로어 팬이나 구조용 필러와 달리 휀더는 Class A 서피스 입니다. 이는 왜곡 없이 빛을 반사할 수 있도록 G2 또는 G3 곡률 연속성을 갖추어 시각적으로 완벽해야 함을 의미하며, 단순한 금속 성형을 넘어서는 정밀한 엔지니어링이 요구됩니다.

휀더용 다이 표면은 거울처럼 광택 처리된다. 설계 단계에서 엔지니어들은 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 소재가 공구에 끌릴 때 발생하는 '스키드 라인(skid lines)'을 예측한다. 이를 보완하기 위해 프레스 성형 공정에서는 종종 '과도한 아치형 보정(over-crowning compensation)'을 적용하여 패널을 목표 형상보다 약간 더 굽히게 하며, 탄성이 작용한 후 완벽한 명목 치수로 맞춰지도록 한다.

제조업체들은 또한 신속한 프로토타입 제작과 대량 생산의 일관성 사이의 갭을 메워야 한다. 양산 확대를 추진하는 기업들의 경우 소이 메탈 테크놀로지 iATF 16949 인증 정밀 프레스 성형 솔루션을 활용하여 핵심 자동차 부품을 공급하며, 금형 설계 초기 단계부터 최종 프레스 성형 제품에 이르기까지 엄격한 글로벌 OEM 기준을 충족시킨다.

단계 4: 흔한 결함 및 품질 관리

대형 복잡 패널을 프레스 성형할 경우 특정 결함 위험이 발생하므로 이를 지속적으로 관리해야 한다. 품질 관리는 단순한 최종 단계가 아니라 라인 전체에 통합된 부분이다.

• 파열 및 균열: 딥 드로잉(공정 10) 중 윤활이 부족하거나 바인더 압력이 과도할 경우 소재가 과도하게 얇아지면서 발생합니다.
• 주름: 금속이 늘어나는 대신 주름지며 흐를 때 발생하는 문제로, A클래스 표면에는 치명적입니다.
• 스프링백: 프레스가 열린 후 금속(특히 알루미늄)이 원래 형태로 되돌아가려는 경향입니다. 이로 인해 차량 조립 시 간격 불일치와 같은 치수 정확성 문제가 발생합니다.
• 표면 요철: 낮은 부분/높은 부분: 육안으로는 보이지 않지만 도장 후 뚜렷하게 드러나는 미세한 오목부나 돌출부.

하이라이트 룸
이러한 표면 결함을 검출하기 위해 펜더는 "하이라이트 룸" 또는 "그린 룸"을 통과합니다. 검사원은 패널에 얇은 기름막을 발라 고강도 광원 격자 아래에서 관찰합니다. 기름은 반사면을 형성하여 금속 표면에 마이크론 수준의 오목부나 찌그러짐이 있더라도 격자선이 왜곡되어 보이게 됩니다. 또한 자동 광학 검사 시스템을 사용하여 CAD 모델과 비교해 표면 형상을 분석하는 경우가 점점 더 늘어나고 있습니다.

5단계: 조립 및 마감

성형 검사가 완료되면 펜더는 후속 공정으로 이동합니다. 펜더는 주로 단일 성형 부품이지만, 장착을 위한 소형 보강 브래킷이나 너트를 부착해야 하는 경우가 많습니다.

헤밍 및 적재
펜더가 이중층 구조일 경우(앞쪽 펜더에는 드물고 도어/후드에는 일반적임) 헤밍 공정을 거칩니다. 표준 펜더의 경우 안전한 적재가 핵심입니다. 완성된 패널은 비마모성 지지대가 있는 전용 랙에 올려지며, 패널 간 접촉을 방지하여 바디숍으로 운반 중 Class A 표면 품질을 유지합니다.

곡선의 정교한 제어

자동차 펜더 생산은 거친 힘과 미세한 정밀도의 균형을 요구합니다. 최초의 1,600톤 가공부터 최종 라이트그리드 검사에 이르기까지 모든 단계는 금속 표면의 완전성을 유지하기 위해 정교하게 계산됩니다. 자동차 제조사들이 더 가벼운 알루미늄 합금과 더욱 복잡한 공기역학적 디자인으로 전환함에 따라 프레스 성형 공정 역시 진화하고 있으며, 쇼룸에서 볼 수 있는 완벽한 곡선을 구현하기 위해 더욱 엄격한 허용오차와 발전된 다이 엔지니어링을 요구하고 있습니다.

자주 묻는 질문

1. 펜더 프레스 성형 공정의 주요 단계는 무엇입니까?

주요 공정은 일반적으로 네 가지 단계를 따릅니다: 블랭킹 (원자재 코일 절단), 도면 (3D 형태 성형), 정리 (불필요한 금속 제거), 그리고 플랜징/피어싱 (가장자리 및 장착용 구멍 형성). 일부 라인에서는 최종 표면 보정을 위해 리스트라이크(Restrike) 공정을 추가할 수도 있습니다.

2. 왜 드로잉(drawing) 단계가 펜더 제작에서 중요한가요?

그 연신 단계 평면 금속이 3차원 형태로 늘어나는 공정 단계이다. 패널의 형상과 표면 장력을 결정하기 때문에 가장 중요한 단계이다. 부적절한 드로잉은 균열, 주름, 또는 쉽게 찌그러지는 '부드러운' 영역을 유발할 수 있으며, 이는 부품의 Class A 품질을 해칠 수 있다.

3. 금속 스탬핑에 특수 망치가 필요한가?

아니요, 산업용 자동차 스탬핑은 망치를 사용하지 않습니다. 대신 거대한 유압 또는 기계식 프레스와 정밀 가공된 다이(die)를 사용합니다. 수리나 커스텀 작업을 위한 수작업 금속 성형에서는 망치와 도리(dolly)를 사용할 수 있지만, 양산 공정은 자동화되고 고톤수의 공정이다.