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성원 옥
5 years ago
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1 자동차산업의경량화추진방향 현대자동차연구개발본부 한도석

2 PART I : PT 경량화추진방향 알루미늄실린더블록개발동향및전망

3 배기량에따른엔진실린더블록중량 엔진블록중량 [kg] 주철제실린더블록 Al 제실린더블록 ( 주철 liner 적용 ) Al 제실린더블록 (Al liner 적용 ) 배기량 [ x1000 cc]

4 엔진블록실린더부의열전도특성 재료 / 공법별열전도특성비교표 Cost 대비로보면 (W/mk) 이수치는매우매력적임 30 Alusil (Mono) MMC, 용사 Al liner ( 고압 ) FC liner ( 고압 ) 실험치 재료 / 공법 Press Fit ( 저압 ) FC liner ( 사형 ) FC liner ( 중력 ) FC (Mono)

5 Al Al 실린더블록개발동향 주요 실린더보아부 비 고 Al제블록의종류 제조공법 주요특성 ( 메이커별엔진블록개발현황 ) Al 합금 저압주조 과공정 Al-Si 합금 (Alusil) 일체블록 중력주조 VW, BMW, AUDI 표면처리한 고압주조 Plasma 용사코팅 Al 합금일체블록 저압주조 VW 중력주조 주철 (FC) 全메이커 異種재료적용 Al 합금블록 고압주조저압주조중력주조 Liner 적용 Al 합금 Al 복합재료 BENZ, DAEWOO TOYOTA, HONDA, PORSCHE

6 엔진블록개발 ROAD MAP 大 Al 합금일체블록 (Mono block) Al 제블록 (Al 합금 liner 적용 ) 용사코팅 Al-Si 과공정 MMC 용탕단조 Al 제블록 ( 주철 liner 적용 ) 경량화및엔진성능대비 ( 예상 ) 小 주철제블록 ~ θ, θ, λ, λ, γ γ 엔진엔진블록블록 Al Al 제실린더실린더블록블록 ( 주철 ( 주철 liner liner 적용적용 ) ) 개발개발진행중진행중 % 40% 경량화경량화 ( 주철제 ( 주철제실린더실린더블록대비블록대비 ) ) 동시에동시에,, Al Al liner liner 적용적용 Al Al 제실린더실린더블록을블록을개발개발진행진행중 % 45% 마찰마찰저감저감및 3% 3% 출력출력향상향상 ( 주철 ( 주철 liner liner 적용적용실린더실린더블록블록대비대비 ) ) 2005 개발및양산년도 ~

Al Al 제실린더블록개발현황 δ δ 엔진용엔진용블록블록시제품시제품제작제작 ( 저압 (

5L) θ θ 엔진용엔진용블록블록시제품시제품 ( 고압주조 ( 고압주조,, L4 L4 2.

0L) λ λ 엔진용엔진용블록블록시제품시제품 ( 고압주조 ( 고압주조,, V6 V6 3.

7 Al Al 제실린더블록개발현황 δ δ 엔진용엔진용블록블록시제품시제품제작제작 ( 저압 ( 저압주조주조,, V6 V6 2.5L) 2.5L) θ θ 엔진용엔진용블록블록시제품시제품 ( 고압주조 ( 고압주조,, L4 L4 2.0L) 2.0L) λ λ 엔진용엔진용블록블록시제품시제품 ( 고압주조 ( 고압주조,, V6 V6 3.8L) 3.8L) FC/Al FC/Al liner liner 적용적용블록의블록의엔진엔진성능성능비교비교평가평가시험시험완료완료 쎄타개발완료 (150 만대 ) 람다및감마개발중 고압고압주조 θ θ :: World World Engine Engine (DC (DC 및 MMC MMC에판매판매 )) NF NF 엔진성능우수입증입증 (Camry/Honda (Camry/Honda 대비대비 ))

8 엔진실린더블록의개발현황 주요주요메이커메이커별개발개발현황 (( 양산차양산차중심 )) O 양산有 X 양산無 X--O 양산개발중 주요공법 메이커 유럽일본미국한국 A B C D E F G H I J K 블록재질 Al 블록제조공법 FC O O O O O O O O O O Al O O O O O O O O O O HPDC O O O O O O O X O O LPDC O O O O O X O O X X O O X--O O Al 블록일체 O O O O X X X X X X X FC O O O O O O O O O O X --O Al 블록의 Liner 사양 Al 합금 X X X O X X X X X Al 복합재료 복합재료코팅 플라즈마용사코팅 X X X X O O X X X X X X O X X X X O X X O X--O X X X--O X X X--O X X O X--O X X X--O

9 Al Al제엔진블록 Cylinder Bore 면의처리기술 Al 제엔진실린더블록 Al 합금일체블록 표면처리한 Al 합금일체블록 異種재료를이용한 Al 합금블록 Primary Si 과공정 Al-Si 합금 (Alusil) 피막가공 SiC Ni Liner Al Alusil 용사가공 (Plasma 용사법 ) 도금 (Ni-SiC) Al(226) Set 후주조 주조후압입 (Press-Fit) 소결 Al liner 를 Set 한후주조한 Cylinder Block 주철 (FC) 과공정 Al-Si 합금 (Alusil) Al 복합재료 ( 단섬유 세라믹입자등 ) Al 복합분말재료

10 Al Al 합금일체실린더블록 (Alusil) 高배기량배기량V 형엔진에엔진에 Alusil Alusil 합금을합금을적용 BMW V8 Alusil 組織 (x100) VW W12 AUDI V8 과공정공정Al-(16~18%)Si 합금을합금을이용하여이용하여,, 저압저압주조주조공법에공법에의해일체일체블록블록제조 ( 초정 ( 초정Si Si입자의입자의안정적안정적석출 )) 보아보아내면내면Etching Etching에의해의해마모특성특성향상

용사기술에의한 Al Al 합금일체실린더블록 개요 피스톤 / 실린더보아면에직접 Plasma

11 용사기술에의한 Al Al 합금일체실린더블록 개요 피스톤 / 실린더보아면에직접 Plasma 용사하는것에의해 Al 합금일체블록제조 1. 용사재 :Fe-Mo 계복합분말 (Sulzer Metco 사특허 ) 2.Cycle time:72sec ( 용사 :60sec, Set:12sec) 3. 전극및용사노즐의평균수명 : 약 100Hr 4. 피막 :80-150μm (Porosity:1~3 vol %, 산화물 :2wt%) 5. 밀착력 :40-45 MPa 6. 경도 :Hv Sulzer Metco 사 V10-TDI-PD-Biturbo 적용엔진및적용상의문제점 1. 적용엔진 : VW - LUPO L4 -PassatV6 - Touareg V10 TDI 2. 적용상의문제점 : -High Cost - 주조품질확보곤란 용사코팅경계면

12 異種재료 (FC liner) 적용실린더블록 거의거의전차종에차종에Al Al liner liner를적용하고적용하고있는있는 DaimlerChrysler DaimlerChrysler사에서도,, 디젤디젤엔진용블록의블록의경우에는경우에는강성강성확보확보관점에서 FC FC liner liner적용하고적용하고있음있음.. 주철 (FC) liner ( 외주면 : 주방형 ) BENZ -A DV4 PSA 주철 (FC) liner ( 외주면 : 가공형 ) JAGUAR VOLVO L6 VOLVO L5

13 異種재료 (Al liner) 적용실린더블록 DaimlerChrysler 사에서는모든모든가솔린가솔린용엔진엔진블록에 Peak Peak사의사의Al Alliner liner적용 M137 V12 M116 L4-A 외주면외주면형상에형상에따른따른Al Al liner liner의분류 M113 V8

14 Al Al liner 및 Al Al 제실린더블록의제조공정도 Si Al Al liner liner (AlSi25Cu4Mg1) (AlSi25Cu4Mg1) 제조제조공정 Al Al liner liner 의미세조직미세조직미세한미세한경질경질Si Si입자분포 (2~10μm) (2~10μm)

15 엔진성능향상 Mechanism 연료폭발에의해발생한운동에너지의운전중손실비율 35% 윤활성향상필요 Etching 후보아내면의표면상태 Si 기타 7 % 18% 표면처리실시 (Etching) 최대손실 40% Al liner 내면 엔진성능향상 마찰저항감소 오일막의안정적유지 Si 입자의돌출 운전중, Si 입자사이의공간에엔진오일막형성

16 Al Al복합재료 (MMC)liner 적용실린더블록 HONDA HONDA (Al (Al 2 O 2 3 Fiber+C) 3 Fiber+C) HONDA/PORSCHE 용 PREFORM 외관 적용엔진및적용상의문제점 1. 적용엔진 : - TOYOTA(2ZZ) - PORSCHE(BOXSTER/911 용 ) - HONDA(PRELUDE) 2. 적용상의문제점 : -High Cost - PREFORM 제조기술확보곤란 PORSCHE PORSCHE (SiC (SiC 粒子粒子 )) 60μm

17 PART II II : 샤시부분경량화추진방향 경쟁사개발동향및전망

18 해외기술개발동향 ( 북미 / 유럽 ) 지역업체적용차종적용부품제조공법비고 CHRYSLER FORD GM DODGE 프론트 / 리어어퍼암, 너클열간단조, 용탕단조 PROWLER LINCOLN LS 프론트 / 리어로어암, 어퍼암, 너클 프론트 / 리어로어암, 너클, 캘리퍼 반응고성형 실형상주단조용탕단조, 저압주조 THUNDERBIRD 프론트로어암, 너클, 크로스멤버용탕단조, 저압주조 DEVILLE,CEVILLE 프론트로어암용탕단조, 저압주조 AZTEK 프론트로어암, 리어크로스멤버용탕단조, 저압주조 틱소포밍 북미 / 유럽 BMW RANDEBEUS 프론트로어암, 리어크로스멤버용탕단조, 저압주조 Z3,Z8 프론트로어암, 크로스멤버 5, 7 SERIES 프론트로어암, 크로스멤버 열간단조, 프레스성형 열간단조, 프레스성형 VOLVO S80 프론트로어암, 크로스멤버열간단조, 저압주조 AUDI NEW A4, A6 프론트 / 리어로어암열간단조 C320,SLK 32 프론트로어암열간단조 BENZ S-CLASS 프론트로어암, 어퍼암크로스멤버 ( 프론트 / 리어 ) 반응고성형열간단조, 진공주조 ML 320,430 리어로어암실형상주단조 틱소포밍

19 해외기술개발동향 ( 일본 ) 지역업체적용차종적용부품제조공법비고 INFINI RX-7 프론트 / 리어로어암, 어퍼암열간단조, 용탕단조 MAZDA EUNOS COSMO 프론트어퍼암, 로어암, 크로스멤버열간단조, 용탕단조 SENTIA 프론트로어암열간단조 일본 TOYOTA HONDA SOARER 프론트로어암, 어퍼암 열간단조 LEXUS 프론트 / 리어어퍼암, 너클 열간단조 INSIGHT 프론트 / 리어로어암, 너클 열간단조 NSX 프론트 / 리어로어암, 너클, 크로스멤버 열간단조, 중력주조 CEDRIC, GLORIA 프론트로어암 / 리어어퍼암 반응고성형 레오포밍 NISSAN GT-R,FAIRLADY Z 프론트 / 리어너클 / 크로스멤버 용탕단조, 프레스용접 ALTIMA 프론트로어암, 크로스멤버열간단조, 프레스용접 LANCER 프론트로어암열간단조 MMC MONTERO 프론트로어암열간단조 EVOLUTION 프론트로어암, 크로스멤버열간단조, 중력주조

20 알루미늄샤시부품외국타사적용사례 LINCOLN LS AUDI A6 FRT LWR ARM A6061 SHAPE INGOT FORGING ( 실형상주단조 ) RR SUSPENSION PART A6061 FORGING ( 열간단조 ) TOYOTA GS300 UPR ARM A6061 FORGING ( 열간단조 )

21 알루미늄샤시부품외국타사적용사례 ( 후륜구동 ) BENZ S430 FRT SUB FRAME HGH VACUUM DIE CASTING( 고진공주조 ) FRT UPR ARM SEMI SOLID FORMING ( 반응고성형 ) FRT SUSPENSION SYSTEM LWR ARM A6061 FORGING REAR SUB FRAME Al PRESSFORMING + WELDING

22 PART III : 마그네슘개발동향 마그네슘적용현황및전망 마그네슘재자동차부품개발방향 현대자동차마그네슘부품개발현황

23 차세대자동차개발현황 미국 ( Super Car Project ) 6 인승승용차 (3,000cc) 공해배출극소화 연료소비극소화 80 MPG (34.5 km/l) 파워트레인 -10% 샤시 -50% 일본 연비향상목표 : 33.3 km/l 25% 연비향상차량시판 유럽 1990 년대비 CO2 배출량 25% 감소목표 (2005 년 ) 초저연비디젤승용차개발 차체 -50% 의장, 기타 -55% 차량 40% 경량화요구

24 마그네슘합금의수요동향 Year Other Demand (kt) North America Europe Japan Country

25 자동차부위별마그네슘합금적용예상 적용부품 2000 년 2005 년 2010 년 2010 년후 파워트레인 18 24~29 38~49 의장 4 12~16 14~20 ( 단위 : kg) 차체 3 23~37 31~49 46~69 샤시 0 0 4~6 34~40 누계 25 59~82 87~ ~178 [2000 년 Volkswagen 전망참조 ]

26 마그네슘재자동차부품개발방향 대형화모듈화 경량화극대원가절감 크러쉬패드시트프레임도어인너패널프론트앤드 내열합금 P/T 경량화성능향상 적용범위확대 가공재 개발 개발 엔진블럭 / 피스톤 T/M 케이스클러치하우징 차체내 / 외판각종프레임류

27 마그네슘크러쉬패드모듈적용동향 GM Savana 1 세대 : 9kg, 4.5mm 차세대 : 4~6kg, 2.5mm 2 세대 : 5~6kg, 3mm BENZ E Class GM H Car FIAT Marea FORD Explorer Alfa Romeo 147 OPEL Vectra 2002 년전세계 40 여개차종 500 만대양산적용

마그네슘재파워트레인부품개발동향 변속기케이스적용동향 회사명차종적용부품명 VW VW 계열 AUDI GM FORD SKODA 1-Liter Car Golf, Bora, Passat A2, A4, A6 Fabia Corvette Ranger T/M CASE & CLUTCH HOUSING

28 마그네슘재파워트레인부품개발동향 변속기케이스적용동향 회사명차종적용부품명 VW VW 계열 AUDI GM FORD SKODA 1-Liter Car Golf, Bora, Passat A2, A4, A6 Fabia Corvette Ranger T/M CASE & CLUTCH HOUSING Clutch Housing 내열마그네슘합금개발 필요성 : P/T 부품으로의적용확대 경량화에의한연비향상극대 A/T 케이스, 엔진블록, 피스톤 : 유럽을중심으로선행개발완료단계 자동차메이커와소재업체와의공동연구를통한합금개발활발 이스라엘 DAM 사, 호주 AMC 사, 일본미쯔비씨사, 캐나다 Noranda 등

Microsoft Word - 2016080414335342K_01_05.docx

Microsoft Word - 2016080414335342K_01_05.docx 216. 8. 4 Sector Update 자동차 (OVERWEIGHT) 7월 내수판매 - 브레이크가 걸린 수입차 판매 조현렬 hyunryul.cho@samsung.com 2 22 7762 임은영 esther.yim@samsung.com 2 22 7727 7월 수입차를 포함한 한국시장 수요는 13만6,874대로 전년동기대비 12.1%감소. 개별소비 세 인하