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Interior of car steering wheel

Lightweighting: Now More Important than Ever

A look at weight reduction, yesterday, today and tomorrow

  • 우리가 이미 알고있는 것부터 시작합시다. 몇 년 동안 경량화는 자동차 제조업체와 공급 업체에게 중요한 요소였습니다. 그러나 자동차 설계 엔지니어로서, 이전보다 오늘날 더욱 자동차 인테리어 설계에 경량화에 초점을 맞추고 있습니다.

    세계 20 대 선진국 및 신흥 경제국 (및 새로운 차량 판매의 90 %)을 대표하는 국가가 연료 소비, 대기 오염 및 탄소 배출을 줄이기위한 정책을 채택함에 따라 경량화 또는 대기 오염 및 탄소의 대량 감축이 의무화되었습니다. 국제 청정 교통 협의회의 차트를 통해 전 세계 OEM이 현재 MY 2025에 설정된 CO2 배출 목표를 달성하기 위해 노력하고 있음을 알 수 있습니다. 이 표준은 "Made in China 2025"와 같은 계획들에서 비롯됩니다. 미국 자동차 제조업체는 EPA, NHTSA 및 캘리포니아 규제 기관이 공동으로 관리하는 기업 평균 연료 효율 ( CAFE)에 동의하여 차량 및 소형 트럭의 플릿 당 평균 연비를 갤런 당 54.5 마일로 높이려는 목표를 세우고 있습니다.

  • Graph image displaying CO2 emissions performance

  • 우리는 이미 2030년 혹은 그 이후까지의 표준 배출량을 예측하고 있습니다. 예를 들어, 유럽 위원회는 최근 2021년 대비 2030년에 새로운 승용차 및 경차의 배출량을 30 %까지 줄이겠다는 제안을 발표했습니다. 그러나 배출량에 대한 문제는 OEM 설계자와 공급 업체가직면한 문제의 일부일 뿐입니다.

3M의 지난 날에 대하여

  • 지난 30년 동안 우리는 차량의 안전성, 안락함 및 핸들링의 측면에서 획기적인 개선을 보여주었습니다.

    Argonne 국립 연구소의 에너지 시스템 부서에서 수행된 연구의 차트는 1995년 이후 차량 중량과 연료 효율 사이의 관계를 보여줍니다. 미국 환경 보호국 (EPA)는 2014년 평균 차량 중량의 수치가 4,072 lbs에 달한다고 발표하였습니다. 이는 1987년에서 3,221파운드 증가한 수치입니다. 2016 년 기준으로, 평균 신차 중량은 23 파운드 감소하고 평균 새 트럭 무게는 24 파운드 감소했으나 평균은 4,035 파운드로 2015년과 크게 달라지지 았았습니다.

  • Graph image displaying vehicle materials in lightweighting

  • 새로운 기능은 연석 무게를 증가시키는 큰 이유입니다. 매사추세츠 공과 대학 (Massachusetts Institute of Technology)의 맥켄지 (Mckenzie) 등의 연구에 따르면 1975 년에서 2010 년까지의 EPA 데이터를 바탕으로 새로운 기능이 추가되면서 중량 240 파운드가 더해진 것으로 추정되었습니다.

    그러나 같은 연구에 따르면 차량은 이전과 같이 무겁지 않습니다. 위의 도표는 1975 년부터 2010 년까지 차량에 대한 혁신적인 중량 감소에 대한 영향을 보여줍니다. 더 가벼운 재료의 사용은 전체 중량 감소의 상당 부분을 나타냅니다.

  • 오늘날의 3M

    오늘날 전기 자동차, 자율 주행 및 지속적으로 강화되고 있는 연료 사용에 대한 규제와 같은 경향들을 통하여 안락함, 안전 및 편의에 관한 기능과 경량화에 대한 강력한 시장 세력이 유지되고 있습니다.

    CAR (Center for Automotive Research)의 연구에 따르면, 주로 클로저 및 차체 구조에서 알루미늄을 더 많이 사용함으로써 2025 년까지 5 %의 자량 중량 감소를 달성 할 것입니다.

    또한 American Iron & Steel Institute에서 수행한 연구에 따르면 차체 패널에서 플라스틱 및 복합 재료의 사용이 증가하고 있습니다. 설계자들은 이미 알루미늄과 마그네슘뿐만 아니라 3 세대 (고강도) 철강 및 열간 성형 철강 가공을 진행하고 있습니다. 가까운 미래에는 부품 밀도를 줄여주는 3M 글라스버블 기술을 포함하여 CFRP 및 유리 보강 복합재와 같은 추가적 복합재 및 금속 및 세라믹 매트릭스 복합재와 같은 자동차 인테리어를 위한 물질도 이에 포함될 것입니다.

  • 자동차 인테리어를 위한 경량화

    경량화가 중요시되는 또 다른 영역은 자동차 인테리어 영역입니다.

    CAR 연구 (PDF, 2.36MB)에서 언급했듯, 자동차 인테리어에서 경량화는 실현 불가능한 것으로 간주되어 왔습니다. 인체공학적으로 온도 조절이 가능한 시트, 뷰잉 디스플레이, 내구성있는 콘솔 및 바닥 구성 요소, 강화 된 계기판 및 개선 된 소음, 증가된 NVH 인슐레이션 등 차량에 잠재적으로 무게를 더할 수 있는 많은 새로한 기능이 배치되기 때문입니다.

    전 세계적으로 개별화된 인테리어는 물론, 보다 광범위한 사용을 위한 차량 각 영역에 맞춤화한 재료에 대한 수요도 증가하고 있습니다.

  • Graph displaying growth of lightweighting growth

    새로운 혹은 서로 다른 재질들

    관련된 다른 혁신들과 유사하게 자동차 인테리어를 위한 경량화는 중요점을 시사합니다. 최신 경량 물질은 이전과 비슷한 녹는점을 갖는다거나, 과거의 결합 방식을 사용하지 않을 것입니다. 즉, 새로운 물질들이 환경에 맞춰 개발되고 있기 때문에 용접을 통한 결합은 더이상 사용되지 않을 것입니다. 테이프 및 접착제는 본딩 및 결합에 있어 좋은 대안이 될 것입니다.

    이러한 인테리어 재료의 혁신은 안전, 편의정 및 오랫동안 지속되는 기능의 맞춤화된 결합을 달성하기 위한 도전 중 하나입니다. 이미 알루미늄 및 마그네슘과 같은 대체 금속을 사용하면 특히 이종 금속이 볼트로 고정되거나 리벳으로 연결되는 경우 갈바닉 부식에 대한 추가적인 문제가 발생하고 있습니다. 자동차 제조업체는 절연체 역할을하는 구조용 접착제로 이에 대응하고 있습니다.

Sources:

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점차 중요해지고 있는 자동차 경량화
This is a gray triangular design that serves as a backdrop for the text.
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