3축 브레이딩 제작 조건에 따른 패턴 및 기계적 특성에 관한 연구

Abstract

복합재료는 비강도 및 비강성이 높은 특징으로 인하여 항공우주, 항공기, 스포츠 등 높은 성능과 경량화가 요구되는 분야에서 활용되고 있다. 복합재료 제조 방법 중 브레이딩 제작 공법은 다양한 모양의 맨드럴을 사용할 수 있어서 산업계에 활발하게 활용되고 있다. 하지만 브레이드 패턴의 복잡한 구조로 인해 기계적 설계와 제작 과정에서 많은 문제가 발생하고 있다. 본 연구에서는 제작 조건에 따른 패턴 변화와 기계적 물성 변화를 분석하였다. 브레이드 구조는 복잡한 구조로 인해 섬유 배열 및 개수에 따라 분류가 필요하다. 3축 브레이드의 분류 방법과 디자인 변수에 대하여 제안하였다. 3축 다이아몬드 브레이드 패턴에서 패턴 변화가 일어나는 조건과 변화 메커니즘을 제시하였다. 섬유의 폭, 맨드럴의 지름, 섬유의 개수 등의 디자인 변수를 기반으로 하여 제작하기 전에 패턴을 예측할 수 있는 식을 도출하였다. 패턴 예측 식은 다양한 제작 조건에서 제작된 프리폼을 통해서 검증하였다. 변형된 패턴에 대한 모델링을 진행하였고, 기계적 물성을 측정하여 패턴에 따른 영향을 분석하였다. 본 연구는 브레이딩 공법에서 고려해야할 제작 가이드라인을 제공할 것이다.