전기 플러그 장착 장치

경량 및 고강도 소재는 항공 산업의 고급 응용 분야에 없어서는 안될 필수 요소가 되었습니다. 여객기에서는 1kg이 중요하기 때문에 인테리어 디자인에서도 금속이 플라스틱 기반 솔루션으로 점점 대체되고 있습니다. 특히 열가소성 복합 재료는 비행기를 제작하는 회사에게 기계적 속성 측면에서 타협하지 않고도 중량을 상당히 줄일 수 있도록 합니다. Bucher Leichtbau와 Ensinger가 함께 한 프로젝트에서 섬유 강화 복합 소재로의 전환이 추가적으로 기술적 이점을 제공할 수 있음을 보여줍니다.

Fällanden(스위스)에 본사를 둔 Bucher Leichtbau AG는 항공기 인테리어 및 자동차 장비 전문업체입니다. 그중에서도 특히, 항공기 사업분야에서 여객기용 조리실과 캐비닛을 개발 및 생산합니다. 이 유형의 제품들은 자체 무게의 8배에 해당하는 하중을 지탱해야 하며, 중력 가속도의 최소 9배의 가속도를 견딜 수 있어야 합니다. 여기에서 하중은 비행 하중(이륙, 착륙, 난기류와 같은 정상적인 비행 조건)과 비상 착륙 하중(제어된 비상 착륙 또는 이륙 중단)으로 구분됩니다. 예를 들어 Airbus와 Boeing 의 경우, 생산된 제품에 요구되는 최소 사용 수명은 25년입니다.

안전상의 이유로, 상업용 항공기내의 전기 플러그용 모든 금속 장착 장치는 접지되어야 합니다. Bucher 알루미늄 조리대에서 전기 전도성 지지 구조가 있다면, 부식 방지 처리된 기존의 조임 나사로도 충분합니다. 그러나 비전도성 구조물위에 금속 장착 장치가 위치한 경우라면, 전기 접지를 위해 추가 케이블이 필요합니다. 이 접지 케이블은 일정한 간격으로 고정되어야 합니다. 이것은 추가적으로 고정나사, 스페이서 볼트, 케이블 클램프, 등을 필요로 합니다. 

케이블 연장에 대한 소재 투입 외에도 계획 및 설치에 높은 비용이 발생합니다. 설계 작업에는 회로 도면에 초기 입력값을 넣는것을 포함하며, 또한 모든 접지 케이블을 위한 테스트 계획서에  측정값도 반드시 정의되어야 합니다.  이것은 또한 관련 유지보수 지침, 작동 설명서, 승인 문서에 통합되어야 합니다. 생산 중 접촉 저항값을 기록하고 모든 접지 연결에 부식 방지 코팅이 되어야 합니다.  

금속으로 만들어진 플러그 장착 장치가 비전도성 플라스틱 제품으로 교체되면, 접지 관련 작업과 비용은 발생하지 않습니다. 그러나, 사용 온도와 화재 안전 요구 사항을 만족해야 하므로 저가의 일반적인 플라스틱은 사용할 수 없습니다.   

기존의 수많은 알루미늄 부품을 플라스틱 제품으로 교체 시에 작업과 비용을 최소화하기 위해서는 일대일 교체가 가능해야 합니다. 이러한 요구를 충족시키려면, 고강도 소재가 필요합니다. 

그러나 섬유 강화 소재로 만들어진 부분적으로 개조된 초기 제품들은 만족스러운 결과를 보여 주지 못했습니다.  

그러나 엔싱거 복합소재 사업부와 협력하여, 열가소성 섬유 강화 복합소재를 기반으로 하는 적합한 솔루션을 빠르게 찾을 수 있었습니다.  유리 섬유와 PEI 매트릭스(폴리에테르이미드) 를 가진 항공 산업용으로 승인된 프리프레그(prepreg) 소재가 선택되었습니다. 짧은 최적화 단계 이후 첫 번째 시리즈 연결 장착 장치를 제조할 수 있었습니다. 

엔싱거 복합소재 전문가들은 PEI 프리프레그를 이용하여 각진 형태의 반제품을 생산합니다. 비슷한 다른 제품과 달리, 두꺼운 라미네이트를 크기에 맞게 절단하고 열성형을 하는 방식이 아니고, 개별 프리프레그 층을 사용하여, 디자인된 툴 안에서 압착하는 것입니다. 다른 무엇보다도, 이 공정은 스프링백 효과를 줄이는 이점이 있습니다. 이 섬유 복합소재 부품에 대한 CNC 가공은 엔싱거 독일에서 진행됩니다. 

독일 기계 가공 부서는 고성능 플라스틱과 복합 소재로 정밀 부품을 생산하는데 특화되어 있습니다. 대부분의 고정 브라켓은 치수가 다른 여러가지 버전이 있습니다. 유연한 프로세스 덕분에 특수한 모양을 가지거나 드릴로 만든 구멍이 있는 형태 등 고품질 제품을 짧은 소요 시간 안에 생산할 수 있습니다.  

새로운 플라스틱 장착 장치를 위한 생산 비용은 기존의 알루미늄보다 상당히 높습니다. 그러나 기계 공학적인 면과 캐비닛 생산 측면에서 보면  전체적으로 새로운 솔루션이 훨씬 비용 효율적입니다. 복합 소재로 만들어진 부품들을 사용하기 때문에 조리대는 훨씬 가벼워지므로, 장기적으로 보면 항공사에게는 이득입니다.