다축 패브릭은 복합재 부품의 제조를 단순화하고 가속화할 수 있습니까?

복합재 제조 분야에서 '성능'을 넘어서 효율성과 일관성이 점차 더 중요해지고 있다. 기존의 단방향 직물 및 평직/사선직물은 이미 높은 수준의 성능 성숙도에 도달하였다. 그러나 실제 성형 공정에서는 복잡한 적층 절차, 높은 인력 의존성, 긴 생산 주기 등 여전히 해결되지 않은 과제들이 존재한다. 이에 따라 다축 직물(multi-axial fabrics)이 풍력, 항공우주, 철도 교통, 고급 산업용 구조 부품 분야에서 점차 널리 채택되고 있다. 이는 다음과 같은 질문을 제기한다: 다축 직물은 복합재 부품 제조를 진정으로 간소화하고 가속화할 수 있는가?

다축 직물이 근본적으로 해결하는 문제는 무엇인가?

다축 직물(Multiaxial Fabric)은 0°, ±45°, 90° 등 여러 각도로 배향된 섬유들을 하나의 구조층으로 통합하여, 워프 니트(warp knitting) 공정을 단일 공정으로 완성한다.
전통적인 단방향 섬유는 "여러 층"을 필요로 하지만, 다축 섬유는 재료 단계에서 복합 기계적 방향성 설계를 달성합니다.
즉,

(1) 구조적 다방향 하중 지지가 더 이상 복잡한 층 적층에 의존하지 않습니다.
(2) 설계 철학이 "층 쌓기"에서 "구조적 통합"으로 전환됩니다.

제조 관점에서: 이 기술은 공정을 어떻게 단순화하나요?

실제 생산 과정에서 다축 섬유가 가져온 변화는 매우 직관적입니다.

→ 적층 단계가 크게 감소합니다.

이전에는 정확한 각도로 반복적으로 적층해야 했던 여러 층의 단방향 섬유로 이루어졌던 작업이 이제 한 층 또는 극소수의 다축 섬유로 완료될 수 있습니다. 이는 작업 단계를 줄일 뿐만 아니라 수작업 적층 시 발생할 수 있는 각도 오차도 최소화합니다.

→ 성형 효율성이 향상됩니다.

RTM, VARTM, 진공 주입 등 공정에서 다축 직물은 우수한 구조적 안정성을 제공하여 이동 및 주름 발생을 방지합니다. 이를 통해 수지의 빠르고 균일한 침투가 가능해지며, 특히 대규모 부품 제작에 유리합니다.

→ 공정 일관성 조절이 용이함

직물 제조 단계에서 섬유 각도가 '고정'되므로 제품 성능이 더욱 안정적으로 유지됩니다. 이는 대량 생산 확대와 품질 일관성 재현을 지원합니다.

과연 제조 속도를 정말로 '가속화'할 수 있을까요?

답변은 다음과 같습니다: 구조 부품 응용 분야에서는 그렇습니다.

단위 면적당 소재 비용은 기존 직물보다 높을 수 있으나, 전체 제조 비용 측면에서는 다음을 보여줍니다:

(1) 수작업 레이업 시간 단축

(2) 재작업 및 폐기율 감소

(3) 금형 점유 주기 단축

종합적인 계산 결과, 구조 부품 당 납기 효율이 실제로 향상됩니다. 이는 다축 직물이 풍력 터빈 블레이드 및 쉘 형태의 구조 부품에서 널리 채택되는 주요 이유입니다.

소재 선택이 제조 방식을 재정의하고 있습니다

소형 부품의 경우 제품 또는 극도로 복잡한 형상 또는 특정 표면 질감이 요구되는 부품의 경우, 기존 직물은 여전히 유연성 측면에서 우위를 점합니다.

그러나 다축 직물은 다음 시나리오에서 뛰어난 가치를 발휘합니다:

(1) 하중 지지 구조 부품

(2) 대규모 얇은 벽 두께의 복합재 부품

(3) 일관성과 효율성을 요구하는 대량 생산

다축 직물은 단순한 소재 대체를 넘어서 복합재 부품의 설계 및 제조 논리를 전반적으로 변화시킵니다. 이는 구조적 완전성을 소재 단계에서 달성할 수 있게 하여, 제조 공정을 다시 한 번 효율성과 조절 가능성으로 되돌려 놓습니다.

효율성, 안정성, 확장성을 중시하는 복합재 제조업체에게 다축 직물은 단순한 ‘선택지’에서 ‘선호되는 선택’으로 진화하고 있습니다.