자동차 시트 프레임 스탬핑: 제조 기술 및 경량화 트렌드

TL;DR

자동차 시트 프레임 스탬핑은 고톤수 프로그레시브 및 트랜스퍼 다이 기술(일반적으로 100–1,200+ 톤)을 활용하여 고강도 소재로부터 차량의 구조 부품을 정밀하게 제조하는 공정입니다. 자동차 산업이 전기차(EV)로 전환됨에 따라 주요 초점은 경량화 —안전성을 저해하지 않으면서 배터리 주행 거리를 늘리기 위해 기존의 강철을 첨단 고장력 강(AHSS), 알루미늄 및 마그네슘 합금으로 대체하는 것—으로 이동했습니다.

현대의 시트 프레임 생산은 더 이상 금속 성형만을 의미하지 않으며, 와이어 벤딩, 튜브 가공 및 레이저 용접과 같은 복잡한 조립 방식 통합이 필요합니다. OEM 업체와 Tier 1 공급업체의 경우, FMVSS 및 IATF 16949와 같은 엄격한 안전 표준을 준수하면서 프로그레시브 스탬핑의 속도와 전달식 시스템의 재료 효율성을 적절히 조화시킨 올바른 제조 공정을 선택하는 것이 성공의 핵심입니다.

핵심 기술: 프로그레시브 스탬핑 대 전달식 스탬핑

프로그레시브 다이와 전달식 다이 스탬핑 중 선택하는 것은 시트 프레임 생산에서 가장 기본적인 엔지니어링 결정입니다. 이 결정은 금형 비용, 생산 속도 및 부품의 복잡성에 직접적인 영향을 미칩니다.

프로그레시브 다이 스탬핑 대량 생산하고 크기가 작은 부품의 산업 표준입니다. 이 공정에서는 연속된 금속 스트립이 단일 다이 내 여러 공정 단계를 통해 이동합니다. 프레스의 각 스트로크마다 절단, 굽힘, 코이닝 등의 서로 다른 작업을 수행하다가 최종 공정에서 완성된 부품이 스트립에서 분리됩니다. 이 방법은 리클라이너 링, 가이드 레일 및 연결 브래킷 처럼 속도가 가장 중요한 부품 제작에 이상적입니다.

전송 다이 스탬핑 반면, 더 크고 깊이가 깊거나 복잡한 형상을 가진 부품의 경우 캐리어 스트립에 계속 연결될 수 없기 때문에 전달식 스탬핑이 필요합니다. 여기서는 기계식 핑거 또는 로봇 팔이 개별적인 부품 블랭크를 서로 다른 다이 공정 사이에서 옮깁니다. 이 방법은 일반적으로 딥드로잉 처리된 시트 팬, 사이드 프레임 및 두꺼운 게이지 라이저 . 진행식 스탬핑보다 느리지만 복잡한 형상 구현에 더 큰 자유도를 제공하며 고가의 경량 합금 소재를 사용할 때 중요한 요소인 재료 폐기물을 줄이는 데 유리합니다.

소재 혁신: 경량화를 향한 추구

전기차 주행 거리 증가 및 이산화탄소 배출 감소의 요구는 시트 구조용 소재 선정에 혁명을 가져왔다. 제조사들은 저탄소 강에서 벗어나 강도 대비 무게 비율이 더 높은 소재로 전환하고 있다.

고강도 고급 철강재(AHSS) 및 초고강도 철강재(UHSS) 이 현재 주류를 이루고 있습니다. 이중위상(DP) 및 변태유발가공경화(TRIP) 철강과 같은 등급은 크래시 안정성을 희생하지 않으면서도 더 얇은 두께의 재료를 사용할 수 있도록 해줍니다. 프로마 그룹(Proma Group)과 같은 선도 제조업체들은 이러한 가공이 어려운 소재들을 견고한 시트 쿠션 및 등받이 프레임 구조물로 성형하기 위해 특허받은 단일 스트로크 스탬핑 공정을 활용합니다.

알루미늄 및 마그네슘 합금 다음 세대 기술을 대표합니다. 알루미늄 프레임은 강철 대비 약 28%의 경량화를 실현할 수 있으며, 마그네슘은 최대 35%까지 경량화를 가능하게 합니다. 그러나 이러한 소재는 스프링백 증가 및 전용 윤활제 필요성과 같은 제조상의 어려움을 동반합니다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 드로잉 공정 중 램 속도를 프로그래밍 방식으로 조절하여 균열을 방지할 수 있는 서보 드라이브 프레스가 종종 요구됩니다.

스탬핑을 넘어서: 조립 및 부품 통합

스탬핑된 금속 부품이 최종 제품인 경우는 드물다. 현대 자동차 시트는 완전히 통합된 어셈블리 제품의 공급을 요구한다. Guelph Manufacturing 및 Hatch Stamping과 같은 공급업체들은 스탬프 부품에 와이어 성형품과 튜브 구조물을 결합하는 시스템 인티그레이터로 진화해왔다.

• 튜브 벤딩 및 와이어 성형: 시트 구조는 등받이용 곡면 튜브 프레임과 서스펜션 매트용 와이어 성형품에 의존하는 경우가 많다. 이러한 공정은 정확한 조립을 보장하기 위해 스탬핑 공정과 동기화되어야 한다.
• 결합 기술: 혼합 소재 사용으로(예: 강철 레일을 알루미늄 팬에 결합) 일부 적용 분야에서는 전통적인 점용접만으로는 부족하게 되었다. 제조업체들은 점점 더 MIG 용접, 레이저 용접, 기계적 체결 방식 을 채택하여 이종 금속 간의 구조적 완전성을 확보하고 있다.
• 메커니즘 통합: 프레임은 리프터 브레이크, 수동 및 파워 시트 트랙, 리클라이너 메커니즘 정밀 프레스 성형이 여기서 매우 중요합니다. 심지어 시트 트랙의 마이크론 수준의 편차라도 최종 차량에서 소음, 진동 및 거칠음(NVH) 문제를 유발할 수 있습니다.

품질 관리 및 프로세스 최적화

자동차 시트와 같은 안전에 민감한 응용 분야에서는 결함 예방이 필수적입니다. 품질 관리는 프레스가 금속을 가공하기 이전 단계부터 시작됩니다. Henli Machine에서 상세히 설명한 것과 같은 정밀 디코일러 장비는 중요한 역할을 합니다. 공압식 압력 암과 가이드 암 시스템과 같은 기능들은 재료의 퍼짐을 방지하고 코일 표면이 긁히는 것을 보호하여 외관상 불량 또는 구조적 피로를 유발할 수 있는 결함을 막아줍니다.

유한 요소 분석(FEA) fEA(유한요소해석)는 금형 제작 전에 프레스 성형 공정을 시뮬레이션하기 위해 주요 부품 공급업체들이 사용하는 또 다른 핵심 도구입니다. FEA는 설계 단계에서 두께 감소, 주름 형성, 스프링백 등을 예측할 수 있도록 하여 현장에서 비용이 많이 드는 시행착오를 줄일 수 있게 해줍니다.

제조 파트너를 선정할 때 인증은 기본 요건입니다. 다음 인증을 보유한 업체를 찾아보세요. IATF 16949 자동차 품질 경영 기준에 대한 엄격한 준수를 보장하는 인증. 또한 개발과 양산 사이의 격차를 해소할 수 있는 능력은 매우 중요합니다. 유연성을 필요로 하는 완성차 제조사(OEM)의 경우, 소이 메탈 테크놀로지(Shaoyi Metal Technology)는 포괄적인 스탬핑 솔루션을 제공합니다 신속한 프로토타이핑(5일 이내에 50개 이상의 부품 납품 가능)에서부터 600톤급 프레스를 활용한 대량 생산에 이르기까지 확장 가능한 공급 능력을 갖추고 있어야 하며, 이를 통해 프로그램 초기 단계에서 설계의 실현 가능성을 검증할 수 있습니다.

좌석의 미래를 설계하다

자동차 시트 프레임 시장은 단순한 금속 성형을 넘어 고도화된 구조 공학 분야로 진화하고 있습니다. 자율주행차와 전기차가 발전함에 따라 시트는 승객 경험의 중심이 되어 더 가벼운 무게, 더 높은 안전성, 더 많은 기능성이 요구되고 있습니다. 엔지니어 및 조달 책임자들에게 있어 목표는 단지 프레스 생산 능력뿐 아니라 재료 과학, 접합 기술, 정밀 품질 관리에 대한 포괄적인 이해를 갖춘 제조업체와 협력하는 것입니다.

자주 묻는 질문

1. 시트 프레임의 진행형 다이 스탬핑과 트랜스퍼 다이 스탬핑의 차이는 무엇인가요?

진행형 다이 스탬핑은 연속된 금속 스트립을 여러 공정 단계를 통해 이동시키며, 빠른 작업이 가능하고 브래킷 및 커넥터와 같은 소형 부품에 적합합니다. 반면 트랜스퍼 다이 스탬핑은 절단된 개별 블랭크를 각 공정 사이에서 이동시키며, 복잡한 성형 작업이 필요한 시트 팬 및 사이드 프레임과 같은 대형, 심층 인발 부품에 더 적합합니다.

3. 마그네슘은 왜 자동차 시트 프레임에 사용되나요?

마그네슘은 주로 뛰어난 강도 대비 무게 비율 때문에 사용됩니다. 알루미늄보다 약 33%, 강철보다는 75% 가볍기 때문에 전기차의 주행 거리 확장에 이상적입니다. 그러나 고유한 재료 특성으로 인해 특수한 다이캐스팅 또는 스탬핑 공정이 필요합니다.

3. 자동차 시트 구조물의 주요 글로벌 제조업체는 누구인가요?

주요 자동차 시트 산업의 주요 기업으로는 리어 코퍼레이션(Lear Corporation), 애디언트(Adient), 포레시아(Forvia), 도요타 보슈쿠(Toyota Boshoku), 타치에스(Tachi-S), agna 인터내셔널(Magna International)이 있습니다. 이러한 기업들은 일반적으로 Tier 1 공급업체로서 완성차 제조업체(OEM)에 완전한 시트 시스템을 공급합니다.