TL;DR

펜더 스탬핑 공정은 평평한 금속 코일을 차량에 사용되는 복잡하고 공기역학적인 외판 패널로 변형시키는 고정밀 제조 과정입니다. 이 과정은 블랭킹 에서 시작되며, 여기서 원자재인 강철 또는 알루미늄이 대략적인 2D 형태로 절단되고, 그 후 핵심 단계인 심도 압출 공정에서 고톤수 프레스를 이용해 금속을 3D 다이에 가압하여 복합 곡면을 형성합니다. 이후 가장자리를 다듬고 장착 지점을 추가하는 등의 후속 작업이 진행되며, 부품은 최종적으로 표면 마감 처리를 거칩니다. 이 작업 흐름은 매번 모든 펜더가 엄격한 "클래스 A" 표면 기준을 충족하도록 재료 과학과 중장비 기계공학을 조화시킵니다. 정리 그리고 플랜징 단계 1: 소재 선정 및 블랭킹 (기초 공정)

모든 펜더는 평평한 원자재 코일로 시작되며, 이 소재의 선택은 이후 전체 공정에 영향을 미칩니다. 제조사들은 일반적으로

강철과 알루미늄 사이에서 선택합니다. 냉불철 그리고 알루미늄 합금 냉간 압연 강판은 비용, 성형성, 강도의 균형 측면에서 산업 표준입니다. 그러나 현대 제조업, 특히 테슬라와 같은 전기차의 경우 무게를 줄이고 주행 거리를 늘리기 위해 알루미늄 합금 사용으로 전환하고 있습니다. 알루미늄은 상당한 경량화 효과를 제공하지만, 강철에 비해 탄성이 낮아 성형이 더 어렵고 비용도 높아지는 단점이 있습니다.

재료가 선택되면 다음 블랭킹 단계로 들어갑니다. 이 과정에서 연속된 금속 코일이 풀려 나와 전문 프레스에 공급되며, 여기서 '블랭크(blanks)'라고 불리는 개별적인 대략적인 평면 형상으로 절단됩니다. 이 작업은 단순히 코일을 직사각형으로 자르는 것이 아니라 정교한 진동 전단 금형은 종종 잔여 폐기물을 최소화하기 위해 사다리꼴 또는 곡선 형태로 자릅니다. 이렇게 만들어진 블랭크는 이후 철저히 세척되고 닦입니다. 이 단계에서 오일, 먼지 및 미세한 잔해물을 제거하는 것은 필수적입니다. 나중에 금형 내부에 단 하나의 입자라도 남아 있으면 고압 성형 단계에서 표면에 돌기가 생기거나 금속이 파열될 수 있기 때문입니다.

단계 2: 딥 드로잉 및 성형 (핵심 단계)

휀더 스탬핑 공정의 핵심은 심도 압출 입니다. 이 단계에서 평평한 블랭크가 복잡한 다중 곡면을 가진 3차원 형상으로 변형됩니다. 블랭크는 여성형 다이 구멍 위에 놓이고, 거대한 남성형 펀치가 하강하면서 금속을 휀더의 형태로 밀어 넣습니다. "바인더" 또는 "블랭크 홀더" 링이 금속 가장자리를 고정하여 금속의 흐름을 조절합니다. 금속이 너무 자유롭게 흐르면 주름이 생기고, 너무 강하게 고정되면 늘어나다가 결국 찢어질 수 있습니다.

이러한 공기역학적 형상을 구현하려면 막대한 힘과 정밀한 제어가 필요합니다. 프레스는 표면 전체에 걸쳐 수백 톤의 압력을 균일하게 가해야 합니다. 이때 제조 파트너의 역량이 매우 중요해집니다. 예를 들어, 자동차 부품 공급망은 종종 빠른 프로토타입 제작에서부터 대량 생산에 이르기까지 격차를 해소하기 위해 최대 600톤의 프레스 성능을 활용하는 전문 기업인 소이 메탈 테크놀로지 에 의존하는 경우가 많습니다. IATF 16949 표준을 준수함으로써 이 회사는 50개의 프로토타입 부품을 제작할 때나 500만 개의 양산 부품을 생산할 때나 딥 드로잉 공정의 일관성을 보장합니다.

차이점은 단동 그리고 양방향 동작 프레스 역시 여기서 중요한 역할을 합니다. 더블 액션 프레스의 경우 외부 슬라이드가 먼저 바인더를 고정하고, 내부 슬라이드가 펀치를 별도로 구동합니다. 이를 통해 현대적인 SUV 및 스포츠카에 적용되는 깊고 과감한 휠 아치 형성에 필수적인 금속 흐름을 우수하게 제어할 수 있습니다.

단계 3: 트리밍, 플랜징 및 피어싱 (정교화)

딥 드로잉 후 펜더는 일반적인 형태를 갖추게 되지만, 바인더가 잡고 있는 과도한 금속으로 둘러싸여 있다. 정리 이 공정은 이 잔여 금속을 제거하여 패널의 최종 외주를 따라 절단한다. 이 단계에서는 날카로운 면도칼 수준의 날카로움을 유지해야 하는 경화 강재 절단 공구가 필요하며, 패널 가장자리에 버러가 남지 않도록 한다.

다음 단계는 플랜징 그리고 퍼싱 . 플랜지 가공은 휠 아치 림이나 후드 결합면과 같은 펜더의 특정 가장자리를 90도 정도로 굽히는 작업이다. 이러한 플랜지들은 구조적 강성을 제공하며 접합 또는 용접을 위한 표면을 형성한다. 동시에 피어싱 다이가 볼트 장착용 구멍, 사이드 마커 라이트 및 트림 클립을 위한 구멍을 뚫는다. 대량 생산에서는 이러한 공정들이 종종 완벽한 정렬을 보장하기 위해 단일의 '리스트라이크' 또는 '교정' 다이에 통합된다. 소량 프로토토 생산의 경우 제조업체는 금형 초기 비용을 절감하기 위해 하드 공구 대신 5축 레이저 트리머를 사용할 수 있다.

4단계: 표면 마감 및 E-코팅

휀더는 외관면에서 '클래스 A'에 해당하기 때문에 마감 처리가 완벽해야 합니다. 도장되지 않은 스탬프 금속은 부식에 매우 취약하므로 조립 직후 철저한 화학 처리 과정을 거칩니다. 업계 표준은 E-코팅 (전착도장, Electro-deposition Coating)으로, 이 공정은 프라이머 역할과 동시에 부식 방지 기능을 수행합니다.

이 과정은 인화처리 휀더를 아연 인산염 용액에 담그는 공정에서는 금속 표면이 약간 에칭되어 결정 구조가 형성되고, 이로 인해 페인트가 잘 밀착될 수 있습니다. 이후 부품은 전기적으로 충전된 페인트 유제 탱크에 담가 전류를 흐르게 하면, 휀더 전체에 전류가 흐르면서 페인트 입자가 모든 틈새까지 균일하게 흡착되어 박음 처리된 가장자리 내부까지 100% 도장이 가능합니다. 마지막으로 휀더를 오븐에서 베이킹하여 코팅막을 경화시켜 염수 분무와 도로의 파편에도 견디는 단단하고 내구성 있는 보호층을 형성합니다.

5단계: 흔히 발생하는 결함 및 품질 관리

복잡한 형태를 스탬핑할 경우 종종 특정 결함이 발생하며, 이를 엔지니어가 지속적으로 최소화해야 합니다. 가장 흔한 문제들은 다음과 같습니다:

• 주름(Wrinkling): 금형 반경에서 금속이 뭉쳐지는 현상으로, 이는 바인더 압력이 너무 낮을 때 발생합니다.
• 균열/파열: 주름 현상의 반대이며, 과도한 인장으로 인해 금속이 얇아지다가 파단되는 현상입니다.
• 스프링백: 성형 후 금속이 탄성적으로 원래의 평탄한 형태로 되돌아가려는 경향입니다. 다이 설계자는 부품을 약간 더 굽혀서 '과도하게 굽힘' 처리함으로써 정확한 형상을 유지하도록 보정해야 합니다.
• 표면 결함: 찍힘, 흠집 또는 '오렌지 필 껍질' 같은 표면 질감으로, 도장에 필요한 거울처럼 반사되는 마감을 손상시킵니다.

품질 관리는 기술 장비와 숙련된 검사자의 눈 모두에 의존합니다. 좌표 측정 기계 (CMM) 그리고 '블루 라이트 스캐너'를 사용하여 패널의 치수 정밀도를 밀리미터의 소수점 단위까지 확인합니다. 표면 품질의 경우, 부품을 '라이트 터널'을 통과시키는데, 이는 매우 밝게 조명된 검사 스테이션으로, 광택 있는 도장 아래에서 드러날 수 있는 미세한 물결이나 결함을 검사원이 찾아내는 곳입니다.

결론

강철 코일에서 완성된 펜더를 만드는 과정은 현대 제조업의 효율성을 보여주는 교과서적인 사례이다. 이 과정은 유압 프레스의 강력한 힘과 화학 공학의 미세한 정밀도가 결합된 것이다. 이러한 제조 공정을 이해하면 자동차 바디 패널이 단순한 금속판이 아니라, 안전성, 공기역학, 내구성을 위해 고도로 설계된 부품임을 알 수 있다. 재료가 더 가벼운 알루미늄 및 복합소재로 진화함에 따라 스탬핑 공정 또한 계속해서 발전하고 있으며, 더욱 엄격한 허용오차와 더 정교한 기계 장비를 요구하고 있다.

자주 묻는 질문

1. 스탬핑과 벤딩의 차이점은 무엇인가?

벤딩은 시트메탈에 직선 각도를 형성하기 위해 프레스 브레이크에서 일반적으로 수행되는 비교적 간단한 공정입니다. 스탬핑은 맞춤 다이를 사용하여 금속을 절단, 드로잉 및 성형하여 단일 또는 프로그레시브 사이클 내에서 3D 형상으로 만드는 고속의 복잡한 공정입니다. 펜더와 같은 복잡한 부품의 대량 생산에는 스탬핑이 적합하지만, 벤딩은 소량 생산 브라켓이나 단순한 엔클로징 제작에 더 적합합니다.

2. 펜더 스탬핑의 일반적인 사이클 타임은 얼마인가?

대량 생산 자동차 스탬핑 라인에서는 사이클 타임이 매우 빠르며, 일반적으로 부품당 10~15초 정도 소요됩니다. 자동화된 전송 프레스 라인은 블랭킹에서 드로잉, 트리밍까지 수동 개입 없이 부품을 이동시킬 수 있으므로 제조업체가 한 교대 동안 수천 개의 펜더를 생산할 수 있습니다.

3. 스탬핑에서 '랜싱(lancing)' 공정이란 무엇인가?

랜싱(lancing)은 재료를 제거하지 않고(스크랩 없이) 벤트, 탭 또는 루버를 생성하기 위해 사용되는 특수 절단 공정이다. 금속은 세 면을 따라 절단되면서 동시에 굽힘 처리된다. 펜더 외부 외판에는 상대적으로 드물게 사용되지만, 내부 구조 보강재에서 고정 지점이나 배선 경로를 만들기 위해 자주 활용된다.