최신 변속기 부품을 위한 개발 및 제조 협력

본 요약은 ATZ에 발표된 논문 "최신 변속기 부품을 위한 개발 및 제조 협력 (Cooperation of Development and Manufacturing for Up-to-date Transmission Parts)"을 기반으로 작성되었습니다.

오늘날 빠르게 변화하는 자동차 산업에서 효율적인 개발 및 제조 공정에 대한 요구는 그 어느 때보다 높습니다. 본 요약은 ATZ에 발표된 "최신 변속기 부품을 위한 개발 및 제조 협력" 논문의 주요 내용을 자세히 살펴봅니다. Voit Automotive의 Stefan Beinkämpen이 작성한 이 논문은 동시 공학 접근 방식이 다이캐스팅 및 성형 기술을 사용하여 최신 변속기 부품 및 전기 모터 하우징 생산을 최적화하는 데 얼마나 중요한 역할을 하는지 탐구합니다.

FIGURE 1 Target components in a vehicle transmission which were chosen at Voit for defined manufacturing technologies (stamping and/or bending technology) (© Voit Automotive)

1. 개요:

제목: 최신 변속기 부품을 위한 개발 및 제조 협력 (Cooperation of Development and Manufacturing for Up-to-date Transmission Parts)
저자: Dipl.-Ing. (FH) Stefan Beinkämpen, MBM
발행 연도: 2016년
발행 저널/학술 단체: ATZ
키워드: 동시 공학 (Simultaneous Engineering), 다이캐스팅 (Die Casting), 성형 기술 (Forming Technology), 변속기 부품 (Transmission Parts), 전기 모터 하우징 (Electric Motor Housings), 자동차 산업 (Automotive Industry), 경량 설계 (Lightweight Design), 제조 공정 (Manufacturing Process)

2. 연구 배경:

자동차 산업은 개발 기간 단축에 대한 끊임없는 압력에 직면해 있습니다. 이는 다이캐스팅 및 성형 산업 내에서 설계 및 제조 공정의 긴밀한 통합을 필요로 합니다. 역사적으로 조직 구조는 제품 개발과 제조 공정 계획을 분리시키는 경향이 있었습니다. 이러한 분리는 계획이 완전히 최적화되지 않은 차선의 제조 솔루션으로 이어질 수 있습니다. 더욱이 단순한 재료 대체에서 벗어나 총체적이고 체계적인 접근 방식으로 발전하는 경량 설계의 복잡성 증가는 또 다른 과제를 더합니다. 구매 구조로 인해 프로젝트 과정에서 공급업체의 늦은 참여는 촉박한 일정으로 인해 제조 공정 위험을 수정하는 능력을 저해할 수 있습니다.

3. 연구 목적 및 연구 질문:

본 논문은 Voit Automotive가 확장된 동시 공학 접근 방식을 활용하여 최신 변속기 부품 및 전기 모터 하우징의 개발 및 제조를 어떻게 최적화하는지 보여주는 것을 목표로 합니다. 핵심 목적은 부품 개발과 제조 공정 개발 간의 초기 및 긴밀한 협력의 이점을 입증하는 것입니다. 논문에 암묵적으로 제기된 주요 질문은 다음과 같습니다.

동시 공학은 복잡한 다이캐스트 부품의 개발 기간을 효과적으로 단축할 수 있는가?
부품 설계 초기 단계부터 제조 공정 고려 사항을 통합하는 것의 장점은 무엇인가?
공급업체는 초기 참여를 통해 고객에게 안전하고 효율적인 제조 워크플로우를 설계하고 운영하는 데 있어 어떤 부가 가치를 제공할 수 있는가?

4. 연구 방법론:

본 논문은 Voit Automotive의 방법론과 동시 공학 적용 경험을 자세히 설명하는 사례 연구 접근 방식을 제시합니다. 변속기 개발 내에서 서비스 제공 및 목표 프로젝트를 간략하게 설명합니다. 방법론은 시장 동향 및 부품 매트릭스를 보여주는 그림으로 뒷받침되는 부품 설계 및 제조 기술 적용 사례를 통해 설명됩니다. 분석은 기술적이며 통합 접근 방식의 이점과 실제적 의미에 중점을 둡니다. 범위는 자동차 변속기 부품 및 전기 모터 하우징, 특히 알루미늄 압력 다이캐스팅 및 성형 기술의 맥락에 중점을 둡니다.

5. 주요 연구 결과:

본 논문은 부품 및 제조 개념 개발이 병행하여 이루어지는 확장된 동시 공학 접근 방식을 통해 "개발 기간이 크게 단축된다"는 점을 강조합니다. 주요 결과 및 관찰 내용은 다음과 같습니다.

개발 기간 단축: 동시 공학은 제조 고려 사항을 부품 설계와 동시에 처리함으로써 개발 주기를 크게 단축합니다.
견고한 제조 공정: 제조 전문 지식의 조기 통합은 신뢰성 있고 효율적인 생산 공정 개발을 보장하여 인터페이스 문제 및 잠재적 오류를 최소화합니다.
목표 프로젝트 식별: FIGURE 1에서 볼 수 있듯이 분석을 통해 "유압 플레이트, 제어 플레이트, 토크 전달 회전 대칭 컵 구조, 축 피스톤, 디스크 캐리어 또는 유성 기어 지지대"와 같은 특정 변속기 부품을 "스탬핑 및/또는 벤딩 기술"과 같은 제조 기술에 적합한 목표 프로젝트로 식별합니다.
경제적 고려 사항: 기술적 타당성 외에도 논문은 "생산량 증가의 긍정적 예측, FIGURE 2" 및 "변속기 기술의 지역적 매력"과 같은 요소를 고려하여 경제적 타당성의 중요성을 강조합니다.
재료 혼합 솔루션: FIGURE 4는 자동 변속기의 축 피스톤과 같은 부품에 대해 "알루미늄 압력 다이캐스트 플랜지 (노란색)와 딥 드로운 강철 컵 (회색)"을 결합하는 것과 같은 재료 혼합 솔루션을 예시합니다.
부품 매트릭스: FIGURE 3은 "회전 대칭 구조" 및 "유성 기어 캐리어"와 같은 부품에 대해 "알루미늄 다이캐스팅 솔루션"과 "판금 성형, 용접 조립"을 비교하는 부품 매트릭스를 보여줍니다.

그림 목록:

FIGURE 1 Voit Automotive에서 정의된 제조 기술 (스탬핑 및/또는 벤딩 기술)에 대해 선택된 차량 변속기의 목표 부품
FIGURE 2 유럽 연합 (좌)과 글로벌 (우)의 세 가지 선택된 기술의 생산량 진행, 출처: PwC Autofacts Q1/2016
FIGURE 3 대안 제조 기술 다이캐스팅 및 벤딩/용접을 사용한 부품 매트릭스
FIGURE 4 자동 변속기의 축 피스톤용 알루미늄 압력 다이캐스트 플랜지 (노란색)와 딥 드로운 강철 컵 (회색)의 재료 혼합, 접합 영역 절단 (왼쪽 상단)
FIGURE 5 복합 부품 제조를 위한 사전 개발 프로젝트 (특허 출원 번호 WO 2015/043580A1)
FIGURE 6 액체 냉각식 전기 모터 하우징 개발 프로젝트

FIGURE 2 Progression of production volumes of three selected technologies – European Union (left) compared to global (right), source: PwC Autofacts Q1/2016
(© Voit Automotive) — FIGURE 2 Progression of production volumes of three selected technologies – European Union (left) compared to global (right), source: PwC Autofacts Q1/2016 (© Voit Automotive)

FIGURE 3 Component matrix with the alternative manufacturing technologies die casting and bending/
welding (© Voit Automotive) — FIGURE 3 Component matrix with the alternative manufacturing technologies die casting and bending/ welding (© Voit Automotive)

6. 결론 및 논의:

주요 결과 요약: 본 논문은 초기 협력과 동시 공학이 자동차 변속기 부품의 개발 및 제조에서 비용 절감 및 효율성을 달성하는 데 필수적이라고 결론 내립니다. 부품 개발과 공정 개발을 처음부터 통합함으로써 제조업체는 신뢰성 있고 비용 효율적이며 최신 솔루션을 만들 수 있습니다.

연구의 학문적 중요성: 본 논문은 다이캐스팅 및 성형 분야에서 동시 공학의 학문적 및 실제적 중요성을 강조합니다. 현대 자동차 산업의 요구를 충족하기 위해 순차적 개발 접근 방식에서 병렬 개발 접근 방식으로의 전환을 강조합니다.

실용적 의미: 다이캐스팅 회사 및 자동차 OEM에게 본 논문은 동시 공학 방법론을 채택하고 공급업체의 조기 참여를 장려할 것을 권장합니다. 이러한 협력적 접근 방식을 통해 최적화된 제조 공정 체인을 구축하여 "깨끗하고 즉시 설치 가능한 부품을 고객의 조립 스테이션으로 직접 전달"할 수 있습니다.

연구의 한계: 본 논문은 주로 Voit Automotive의 관점과 동시 공학의 성공적인 구현을 제시합니다. 광범위하고 통계적으로 검증된 연구라기보다는 사례 예시 역할을 합니다. 초점은 변속기 부품 및 전기 모터 하우징, 특히 알루미늄 압력 다이캐스팅 및 성형 기술로 제한됩니다.

7. 향후 후속 연구:

후속 연구 방향: 향후 연구에서는 더 광범위한 경험적 연구를 통해 다이캐스팅 분야에서 동시 공학의 정량화 가능한 이점을 탐구할 수 있습니다. 동시 공학 프레임워크 내에서 다이캐스팅 공정을 최적화하기 위한 특정 기술에 대한 추가 조사가 가치가 있을 것입니다. 이러한 원칙을 다른 자동차 부품 영역 및 자동차 변속기 외 산업에 적용하는 것을 탐구하는 것도 유익할 수 있습니다.

추가 탐구가 필요한 영역: 동시 공학 구현의 상세한 비용-편익 분석, 통합 설계 및 제조를 위한 디지털 도구 및 시뮬레이션의 발전, 경량 다이캐스트 부품을 위한 혁신적인 재료 및 설계 접근 방식은 추가 탐구가 필요한 영역입니다.

8. 참고 문헌:

[1] Friedrich, H. E.; Krishnamoorthy, S. K.: Triumphe durch Leichtgewicht. In: Friedrich, H. E. (ed.): Leichtbau in der Fahrzeugtechnik. ATZ/MTZ-Fachbuch. Wiesbaden: Springer Vieweg, 2013, p. 3 ff.
[2] Ellenrieder, G.; Friedrich, H. E.; Kienzle, S.: Potenzialerschließung durch Systemleichtbau auf Gesamtfahrzeugebene. In: Friedrich, H. E. (ed.): Leichtbau in der Fahrzeugtechnik. ATZ/MTZ-Fachbuch. Wiesbaden: Springer Vieweg, 2013, pp. 770 ff.
[3] Siebenpfeiffer, W. (ed.): Leichtbau-Technologien im Automobilbau. Werkstoffe - Fertigung - Konzepte. ATZ/MTZ-Fachbuch. Wiesbaden: Springer Vieweg, 2014, p. 174 ff.

9. 저작권:

*본 자료는 Stefan Beinkämpen의 논문 "최신 변속기 부품을 위한 개발 및 제조 협력"을 기반으로 합니다.
*논문 출처: ATZ magazine, 2016년 5월호, 118권, 60-63페이지.

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Tags: Applications; ,CAD; ,Die casting; ,알루미늄 다이캐스팅; ,자동차; ,자동차 부품; ,자동차 산업; ,제품 개발