전기차 경량화에 있어 알루미늄 가공 부품이 중요한 이유

차세대 전기차 개발 프로그램에서 주행거리를 ​​늘리는 가장 쉬운 방법이 배터리 기술과는 전혀 무관하다면 어떨까요? 모터 하우징, 배터리 브래킷, 인버터 플레이트 등 추가하는 모든 부품은 출발과 오르막 주행 시 배터리 팩이 감당해야 하는 추가 무게로 작용합니다.

자동차 제조업체들은 무게를 줄이기 위해 알루미늄 사용을 적극적으로 늘리고 있습니다.알루미늄 협회2030년까지 북미 지역의 배터리 전기 경량 트럭은 평균적으로 다음과 같은 비율로 구성될 것으로 예측됩니다.644파운드알루미늄.

알루미늄 가공 부품이러한 노력의 핵심에는 바로 이러한 요소들이 있으며, 각각의 요소는 몇 가지 조건을 충족해야 합니다. 최대한 가벼워야 하고, 위에 놓인 물체의 무게를 지탱해야 하며, 과열되지 않아야 하고, 밀봉을 단단히 유지하고 로터를 정확하게 정렬할 수 있는 정밀도를 갖춰야 합니다. 이 중 하나라도 충족하지 못하면 주행 거리 문제, 보증 청구 또는 검증 테스트의 실패로 이어질 수 있습니다.

고려해야 할 절충점은 다음과 같습니다.

●알루미늄을 강철 대신 사용하면 얼마나 무게를 줄일 수 있을까요?

●알루미늄을 사용하면 전기차 가공 부품 중 어떤 부품이 실제로 이점을 얻을 수 있을까요?

●합금 선택이 강도, 열 전달 및 비용에 미치는 영향

●CNC 가공 알루미늄 부품이 주조품이나 스탬핑 제품보다 우수하게 나올 때

●전자 구동 장치 부품에 필요한 공차 및 마감 품질은 무엇입니까?

●경량 알루미늄 부품을 대량으로 구할 수 있는 곳은 어디인가요?

하우징에서 무게를 1g이라도 줄이면 드라이버의 주행 가능 거리가 늘어나므로 부품 목록도 배터리 셀만큼 꼼꼼하게 살펴봐야 합니다.

알루미늄은 강철에 비해 실제로 얼마나 무게를 줄여줄까요?

강철 부품을 알루미늄 부품으로 교체하면 무게를 약 3분의 2 정도 줄일 수 있습니다. 알루미늄의 밀도는 약 2.70g/cm³인 반면, 강철은 7.85g/cm³입니다.

하지만 실제로는 부품들이 항상 같은 모양으로 완성되는 것은 아닙니다. 알루미늄의 탄성 계수는 ​​약 69GPa로, 강철의 205GPa의 약 3분의 1에 불과합니다. 따라서 동일한 수준의 강성을 확보하려면 설계를 강화해야 하는 경우가 많으며, 그 효과를 어디에서 얻을지는 설계자가 결정합니다.

엔지니어 참고 사항:마지막 줄은 일부 교체가 실망스러운 이유를 설명합니다. 순수 인장 또는 압축 하중을 받는 부재는 동일한 강성에서 얻는 이점이 없으며, 피로에 민감한 부품은 알루미늄의 진정한 내구 한계가 없기 때문에 추가적인 여유가 필요합니다. 알루미늄 가공 부품이 확실히 유리한 경우는 구부러지거나 열을 받는 하우징, 브래킷 및 플레이트에서 나타납니다.

전기차 가공 부품 중 가장 큰 이점을 얻는 부품

최적의 후보는 굽힘 하중, 열, 그리고 정밀한 베어링 또는 밀봉 기능을 모두 갖춘 제품입니다. 이러한 세 가지 특성은 구동 장치와 배터리 팩 주변에서 가장 자주 나타납니다.

구동 장치 및 인버터 장치 내부

구동 장치는 정밀 공학의 경이로운 산물이며, 비교적 적은 수의 부품에 가장 많은 가공 기술이 집약되어 ​​있습니다.

●모터 하우징:이러한 부품들은 매 열 사이클 후에도 동심도 측면에서 정확한 상태를 유지해야 하며, 베어링 보어, 스테이터 시트 및 냉각수 재킷 표면은 모두 완벽한 조화를 이루어야 합니다.

●기어박스 하우징:이곳에는 기어 맞물림과 장치의 소음 특성을 결정하는 베어링 구멍과 다웰 구멍이 있습니다.

●인버터 하우징 및 냉각판:내부에는 평평한 모듈 장착면과 밀폐된 냉각 채널이 스위칭 장치에서 발생하는 열을 제거하기 위해 경쟁하고 있습니다.

배터리 팩 및 섀시 주변

하우징 및 섀시 부품은 약간의 절충이 필요합니다. 더 크고 무거운 부품을 선택하면 정밀도는 다소 떨어지지만, 균열에 강하고 내구성이 뛰어나다는 장점이 있습니다. 일반적으로 기계 가공이 필요한 이 영역의 부품에는 다음과 같은 것들이 있습니다.

●모듈 끝판과 인클로저를 팩에 고정하는 브래킷.

●냉각수 매니폴드와 시스템의 나머지 부분으로 열을 전달하는 데 필요한 모든 연결 부품 및 센서 하우징이 포함됩니다.

●서스펜션 너클은 알루미늄 단조품으로 마감됩니다.

●ADAS 카메라와 레이더 브래킷은 앞으로 수년간 정확한 조준을 유지해야 합니다.

합금 선택 - 강도, 내열성 및 비용의 균형

적합한 합금을 선택하는 것은 강도, 열전도율, 가격이라는 세 가지 핵심 요소의 균형을 맞추는 데 달려 있습니다. 실제로 전기 자동차 제조에 사용되는 합금은 4가지 등급이 대부분을 차지합니다.

●6061-T6:브래킷, 하우징 및 엔드 플레이트에 거의 기본적으로 사용되는 재질로, 성능 면에서는 약 276 MPa의 항복 강도와 167 W/m·K의 열전도율을 나타냅니다.

●6063-T6:강도는 약 214MPa로 낮지만, 열전도율은 약 200W/m·K로 방열판과 냉각판에 필요한 특성입니다.

●7075-T6:소형 고하중 부품 - 항복강도 약 503MPa - 하지만 이로 인해 가격이 더 높아지고 용접이 다소 까다로울 수 있다는 점에 유의해야 합니다.

●1060:전기 전도성이 약 62% IACS 정도로 양호한 연질 합금으로, 스탬핑 버스바에 자주 사용됩니다.

7075는 6061보다 훨씬 강력한 업그레이드 버전이라고 생각하십시오. 분석 결과 6061로는 충분하지 않다고 판단되는 부품에만 사용하십시오. 열처리 과정에서 열전도율이 감소한다는 점을 명심하고, 콜드 플레이트 크기를 정하기 전에 특정 열처리 상태에 따른 열전도율 값을 다시 한번 확인하십시오.

6063 스테인리스강은 연질이라 다루기가 까다로울 수 있으므로, 가는 나사산이나 얇은 핀이 필요한 경우가 아니라면 T6 재질을 사용하는 것이 가장 좋습니다.

CNC 가공 알루미늄 부품이 주조 부품보다 우수한 경우

공정 선택은 합금 선택보다 부품 비용에 더 큰 영향을 미치는 경우가 많습니다. 각 공정은 전기차 개발 프로그램의 서로 다른 단계에 적합합니다.

봉 또는 판재를 CNC 가공하여 만든 알루미늄 부품은 다음과 같은 경우에 가장 적합합니다.

1.시제품 제작 과정에서 디자인이 계속 변경됩니다.

2.해당 부품은 주조 기공이 전혀 없는 완전한 단조 강도를 가져야 합니다.

3.연간 생산량으로는 주조 금형 비용을 충당할 수 없습니다.

4.냉각수 통로는 함침 없이 압력을 견뎌야 합니다.

대부분의 양산형 하우징은 혼합형입니다.둘 다베어링 보어, 씰 페이스 및 장착 구멍에서 CNC 가공으로 마무리되는 거의 최종 형상에 가까운 주조 방식을 사용합니다.

E-드라이브 부품에 없어서는 안 될 공차 및 마감 처리

E-드라이브 도면에는 소음, 효율성, 그리고 씰 수명에 실질적인 영향을 미치는 몇 가지 핵심적인 사항들이 명시되어 있습니다. 특히 다음 네 가지 사항에 주의를 기울이십시오.

1.베어링 내경 동축도 - 이 점을 잊지 마세요:앞쪽과 뒤쪽의 구멍이 같은 축상에 완벽하게 정렬되지 않으면 로터의 공극이 불균일해져 소음이 급격히 증가합니다.

2.스테이터 시트 장착: 열팽창이 중요합니다:알루미늄은 열을 받으면 강철보다 약 두 배 빠르게 팽창하기 때문에, 모터가 가장 뜨거워지는 시점을 고려하여 수축 끼워맞춤 크기를 조정해야 합니다.

3.물개 얼굴 만들기: 완벽하게 만드는 법O링과 개스킷은 Ra 1.6µm 이상의 표면 조도를 유지하고, 밀봉 경로에 공구 자국이 남지 않도록 해야 합니다. 약한 부분이 있어서는 안 됩니다.

4.인버터 장착면 - 세부 사항에 주의하세요:모듈 제조업체의 지침에 따라 장착면이 얼마나 매끄럽고 평평해야 하는지 확인하십시오. 열전도 페이스트가 끼어들어 접합부 온도를 높이는 것을 방지해야 합니다.

마모가 심한 표면에는 경질 양극 산화 처리를 하고, 도로 염분에 노출될 하우징에는 전기 도금(e-coat)을 사용하십시오. 접지점의 경우, 표면의 전도성을 유지하기 위해 3가 크롬 도금을 사용하십시오. EU에서 판매되는 차량의 경우, 폐차 규정상 6가 크롬 도금이 허용되지 않으므로 사용하지 마십시오.

대량 생산 규모에서 경량 알루미늄 부품 조달

생산량은 초도품으로는 결코 가할 수 없는 방식으로 공급업체를 시험대에 올립니다. A3 주문 데이터 보고서에 따르면, 작년 상반기(2026년) 북미 자동차 OEM 업체들의 로봇 주문량은 실제로 25% 감소했지만, 자동차 부품 및 기타 일반 산업 분야의 주문량은 이러한 감소세에도 불구하고 꾸준히 증가했습니다.미국 기계공.

인력난이 이 이야기의 큰 부분을 차지합니다. AMT에서 예측을 담당하는 사람이 이렇게 설명했습니다.IMTS 2026- 그들은 미국 제조업 분야에 여전히 50만 개 이상의 일자리가 공석이며 자동화에 대한 수요 대부분이 바로 그 공석에서 비롯될 것이라고 추정합니다.

공급업체 후보군을 좁혀나갈 때 다음과 같은 징후들을 살펴보세요:

●IATF 16949 인증서es:기본적으로, 그들이 APQP, PPAP, FMEA, SPC를 매일 수행하고 있다면 말이죠.

●자동화된 가공 셀:아시다시피, 로봇 로딩, 팔레트 교환기, 공정 중 프로빙 등을 통해 사이클 타임을 주야로 일정하게 유지할 수 있습니다.

●기술적 청결도:그들은 부품 세척, 금속 입자 검사, ISO 16232 또는 VDA 19 규정 준수 등 이 부분을 신경 써야 합니다. 고전압 장비의 합선에 대해 제가 무슨 말을 하는지 아시겠죠?

●로트 추적성:공장 인증서와 열 번호는 모든 출하품과 연관되어 있어야 합니다.

최종 후보로 선정된 각 업체에게 시제품 생산 시설에서 전용 생산 라인으로 부품이 어떻게 이동하는지 보여주는 생산 능력 계획을 작성하도록 요청하십시오.

전기차를 더 가볍게 만드는 방법 - 마법의 총알 한 방이 아닙니다.

사람들은 흔히 전기차 경량화가 하나의 획기적인 부품 덕분이라고 생각하지만, 실제로는 여러 부품의 조합이 중요한 역할을 합니다. 부품이 구부러지거나, 밀봉되거나, 열이 발생하는 부분에 알루미늄을 사용하면 주행 거리, 열 관리 여유, 그리고 수명 향상으로 이어집니다.

핵심 요점:높은 하중을 받고 열이 많이 발생하는 부분에는 알루미늄을 사용할 수 있지만, 수치상으로 더 나은 선택지가 없다면 강철을 사용하는 것이 좋습니다.

저희 고객사 중 한 곳에서는 선삭 가공된 알루미늄 부품을 스탬핑 방식으로 제작된 버스바, 브래킷 등과 함께 사용하고 있습니다.Fortuna 금속이 회사는 동관에 있는 인증된 한 곳에서 두 가지 프로세스를 모두 운영하고 있습니다.

그들의 일본산 다축 CNC 기계는 최대 직경 32mm의 부품을 약 0.005mm의 정밀도로 가공할 수 있으며, IATF 16949 인증을 통해 APQP를 비롯한 SPC, MSA, FMEA 등 모든 품질 관리 기준을 완벽하게 준수하고 있습니다.

자주 묻는 질문

열폭주 현상 속 알루미늄 - 예상되는 결과

6061과 같은 합금은 녹는점인 580°C에 도달하기 전에도 상당히 뜨거워지는 경향이 있습니다. 그보다 온도가 더 올라가면 리튬 이온 배터리가 완전히 녹아버립니다. 따라서 많은 사람들이 안전을 위해 배터리 팩 뚜껑과 주변 브래킷에 추가적인 보호 장치를 부착하는 것은 당연한 일입니다. 마이카 시트, 세라믹 블랭킷 또는 강철 차폐막 등을 사용하여 열 발생 시 배터리가 손상되지 않도록 보호합니다.

전기차 부품은 왜 이렇게 비싼가요?

음, 모든 것은 몇 가지 핵심적인 요소로 요약되는데, 기본적으로 다음과 같습니다.

●어떤 종류의 알루미늄 소재를 사용하고 있는지, 그리고 원하는 모양으로 구할 수 있는지 여부에 따라 달라집니다.

●원하는 부품을 얻으려면 몇 가지의 기계 설정이 필요합니까?

●허용 오차가 얼마나 정확한지, 그리고 어떤 종류의 검사가 필요한지

●필요한 모든 마감 또는 코팅 작업

●주문하는 부품 수량과 로트 크기 등 모든 요소가 가격에 영향을 미칩니다.

알루미늄 가공 부품은 재활용될 수 있을까요?

물론 가능합니다! 약간의 주의를 기울이면 알루미늄 부품을 품질 저하 없이 여러 번 재용융할 수 있습니다. 깨끗한 알루미늄은 최소한의 재가공만으로 원래 상태로 되돌릴 수 있기 때문에 깨끗한 스크랩을 재활용하는 것은 매우 중요한 의미를 지닙니다.

단순히 공급업체에 합금 종류를 기록해 두도록 요청하고, 칩을 분류하여 냉각수가 없는 상태로 원심분리하십시오. 이렇게 하면 단일 합금으로 이루어진 깨끗한 칩을 최소한의 번거로움으로 새로운 금속으로 재활용할 수 있습니다.

전기차 알루미늄 부품은 강철 패스너에 의해 부식되나요?

네, 가능합니다! 문제는 습기나 도로 염분이 닿으면 알루미늄과 강철 사이에 연결 고리가 생겨 갈바닉 부식이 시작된다는 것입니다. 따라서 코팅된 패스너를 사용하거나 절연 와셔를 삽입하여 두 재질을 분리하는 등의 예방 조치를 취하는 것이 좋습니다.

가능하다면 부식 문제를 방지하기 위해 알루미늄 부품은 스테인리스 스틸이나 구리 부품과 멀리 떨어뜨려 보관하십시오.