외장제작(설계 및 몰드 제작편)

[20 조현승]

안녕하세요~ 오늘은 2023년도 차량의 외장 작업과 관련해 글을 쓰려고 합니다. 

분량상 상중하로 나뉘어질지, 아니면 상하로 끝날지는 잘 모르겠네여~

여하튼 저저번주의 과도한 작업 및 활동량으로 인해 몸이 안좋아서 

병가(?)내고 집에서 쉬면서 쓰고 있습니다. 

열어분 모두 더위 조심하시면 좋겠습니다~

근데 원래 외장은 대충 때우지 않았나요? 왜 새삼스럽게 외장에 대해 다루나요??

아무래도 바하때가지는 외장에 대한 중요도가 크지 않아서 마지막 마감만 알루미늄 판으로 둘러싸고 출전을 했습니다. 

그러나 종목을 바하에서 포뮬러로 옮겨가게 되면서 차량 후드를 전체적으로 덮는 일체화되고 가벼운 외장이 필요하게 되면서 

아무래도 중요도가 커지게 되었답니다. 

아하! 그렇군요. 그러면 외장은 무엇으로 뭘, 어떻게 만드나요??

이제 부터 그걸 설명하도록 하겠습니다. 

윗 차량에 있어 파란색, 휜색으로 플라스틱처럼 생긴거 보이시죠?? 저게 외장이랍니다. 공기역학적 특성을 높여주면서 

드라이버를 파편 등으로부터 보호해주는 역할을 해준답니다. 

저게 없으면 안되겠죠? 차가 차 처럼 보이지가 않을겁니다. 

문제는 이 녀석을 최대한 가볍게, 단단한게 만들어야 한다는 점입니다. 

따라서 외장 재료 후보군으로는 크게 

1. 알루미늄 2. 카본섬유 3. 유리섬유 

이렇게 세 가지가 있는데요, 

문제는 1번 알루미늄의 경우, 너무나도 무겁고 곡면 표현이 힘들다는 문제점이 있어요. 

2번 카본섬유의 경우, 재료적 특성은 제일 우수하지만, 가공이 너무나도 힘들고,

비싸고, 그리고 가공과정에 있어 몸에 극히 해롭다는 문제점이 있어요.

사실 카본섬유의 모든 단점은 돈 쳐발라서 외주 맡기면 해결된다는 점이 있답니다. 

돈좀 주세요..ㅠ

따라서 저희는 울며 겨자먹기로 3번 유리섬유를 통해 외장을 만든답니다. 

유리섬유는 말 그대로 유리를 섬유처럼 길게 뽑아서 섬유로 만들고 이를 직조해서 천처럼 만든 물질이랍니다. 

이 녀석을 FRP수지를 사용하여 바르고 굳히게 되면 플라스틱처럼 굳게 되는데, 이러한 일련의 과정을 통해

외장을 만들어간답니다. 

우리가 직접 저 천처럼 생긴 섬유를 원하는 모양으로 굳게 만들고 가공하기 위해서는 그 서포트가 되어줄, 기준이 되어줄 

몰드 (또는 카울) 을 만들어야 한답니다. 

아하 그러쿤요....!!

그렇다면 이녀석을 어떻게 설계하고 만드나요??

외장 설계에 있어 제일 기본이 되는 것은 캐드상 설계입니다. 

캐드 상에서 외장을 직접 만들어보고, Assembly를 통해 직접 맞추어보며 간섭 및 공차에 대한 확인을 

확실히 할 필요가 있습니다. 

아무래도 외장 특성상 곣면을 많이 다루게 되므로 카티아의 Generative Shape Design 기능을 많이 사용하게 될텐데,

별도의 게시물에서 다루도록 하겠습니다 

짜잔~ 외장 설계를 마쳤습니다. 깔쌈해보이지 않나요??? 

이제 이놈을 팀장한테 보내주면서 어셈블리를 통해 잘 설계되었는지 확인합니다. 

이렇게 투명화를 줘서 부품간 간섭이 없는지, 공차는 너무나도 크지 않은지 확인을 하면 된답니다. 

만약 공차 및 공간이 너무 크다 하면 설계를 변경해야 하는건 당연하겠죠? 

뭔가 좀 있어보이죠?

이렇게 설계가 끝났네요!!

그렇다면 이제 직접 만들어야겠죠???

아쉽게도 저희는 몰드를 만들 수 있는 CNC기계가 없기에 직접 손으로 한땀 한땀 깎아야 한답니다. 

그렇다면 손으로 깎으면서 참고할 도면이 필요하겠죠? 이제 이 도면도 만듭니다. 

카티아 내의 Drafting기능을 이용하면 빠르고 간편하게 도면을 만들고 출력할 수 있답니다. 

몰드의 정,측, 윗면을 단면도로 표시한 도면1

몰드를 섹션닝한 도면2

딱 봐서는 뭐가 뭔지, 왜 이렇게 했는지 감이 안잡히죠??

일단 1번 도면의 경우엔 이해가 어렵지 않다고 생각해서, 2번 도면에 대해 설명을 해드리도록 할게요. 

원래라면 거대한 직육각형 면체를 한땀 한땀 칼로 깎아 조각해가면서 몰드를 만든다고 생각하시겠지만, 

아쉽게도 그정도로 거대하고 가공하기 쉬은 몰드 재료는 없답니다.ㅠㅠ

따라서 가공이 쉬우며, 모양 유지를 잘하는 폴리우레탄 폼이나 아이소핑크(단열재의 일종)을 씁니다. 

이러한 재료들은 이종의 판 형태로 생산이 된답니다. 

그렇다면 이걸 하나 하나 이어붙여서야만 저희가 원하는 몰드를 만들 수가 있답니다. 

그렇다면 저 아이소핑크 판을 일정한 크기로 자른 후 이어붙어야 하는데, 

판 하나하나의 크기 및 두께에 대한 정보가 필요하겠죠? 그 정보를 담고 있는 도면이 바로 2번 도면이랍니다. 

근데 왜 이렇게 복잡하게 겹쳐져 혼란스럽게 생긴걸까요??

아 그건 그냥 종이 한장 한장이 더럽게 비싸서 최대한 적은 페이지로 인쇄하고자 겹쳐놓아서 그런거니 큰 신경 안써도 된답니다. 

내년에 액스가라지 플로터 이용할 수 있게 되고 초전도체 발명 인정받아서 고려대 펀딩 팍팍 들어오면 한장한장 천으로 프린트 해도 문제 없답니다. 그렇게 되면 좋겠네요.

자 그러면 몰드 제작을 위한 모든 준비가 끝났답니다. 이제 본격적으로 작업을 시작해볼게요. 

이렇게 아이소핑크가 잘 배송이 왔네요. 

이놈들을 가지고 도면2을 이용해서 

이렇게 적정한 크기로 자르고 다듬어 줍니다. 이때 사용하기 좋은 도구로는
칼이나 가위가 아닌 열선 커터기를 사용하면 좋답니다! 근데 열선커터기는 큰 녀석들을 뭉텅 뭉텅 

자르기에는 좋지 않아 그럴때는 톱을 사용해주면 된답니다. 

열선커터기

ㅔ

엥 근데 저희가 설계한 외장과는 완전으 다른 모양인데요?? 저렇게 사각사각 하지는 않는 걸로 알고 있는데...?

네 정확해요. 방금 저 사각사각 한 놈을 도면1을 참고하면서 부드럽게 붙이고 자르면 된답니다. 이거 완전 

막노동인데 어쩔 수 없어요..... 덥고 힘드니까 창의관 1층에 있는 메이커스페이스 작업장을 사용하는걸 추천드립니다. 

물론 저거 가지고 왔다갔다 거리면서 시선이 신경 쓰이는 건 어쩔 수 없답니다. 

다시 깍고 붙이고 잇고 하면 조금 더 부드러운 모양이 되죠?? 하지만 아직도 각지고 못생기고... 좀 그렇네요....

이제 이놈을 부드럽게 사포질을 해줍시다. 손으로 한땀 한땀 깎으면 힘드니까 기계의 힘을 빌리도록 합시다. 

근데 깍는 속도가 빠른 만큼 먼지도 엄청나게 생성되므로 방진복 및 방진마스크를 제대로 갖추고 작업에 임하도록 합시다. 

아쉽게도 사포질 한 직후 몰드의 사진은 없네요...

근데 아이소핑크 이놈이 태생이 폼보드라서 내열성이 약하답니다.... 

좀 고온의 열을 만나면 녹아서 쭈글쭈글해지거나 심하면 녹는답니다. 

추가적으로 사포질을 한 후의 아이소핑크 몰드도 완벽히 원하는 모양이 아니어서 일정 부분

재료 보상이 필요한 부분이 있습니다. 

이런 점을 보완해주기 위해 추가적으로 퍼티를 발라줄겁니다. 

저희가 이번에 사용할 퍼티는 에폭시 퍼티로, 경화제를 같이 써서 훠얼씬 빨리, 그리고 강하게 굳는 녀석이랍니다. 

군대에서 차량 정비고 보수한답시고 저거 사서 막 섞고 홈 매우고 그러던 기억이 났네요. 

후일담 들어보니 제가 전역한 직후 싹 다 갈아엎고 아예 새로 지었다고...

여하튼 이놈이 좀 물건이어서 이번 퍼티 후작업은 에폭시 퍼티를 사용하기로 하였습니다. 

위에 까만 녀석이 경화제, 아랫 녀석이 주제. 까만녀석 냄새가 고약합니다. 

이놈을 1:2 (2가 주제)로 섞은 뒤 몰드에 발라주면서 표면 처리를 해줍니다. 헤라같은걸로 쫙 펴주면서 작업해주면 됩니다. 

그런데 한번만으로는 원하는 모양이 안나옵니다. 원하는 곡률, 표면을 표현하기 힘들고, 홈도 한번만에 안매워져요....

그래서 저희는 퍼티 쫙 바른 뒤 사포질 한번 쫙 밀고, 다시 퍼티 바르고, 사포질로 정리 하고, 이걸 서너번 반복해야한답니다....

근데 이거 퍼티 굳으면 완전 단단해져서 일반 사포로는 어림도 없는데요?? 안갈리는데 어떡하죠?ㅠㅠㅠㅠㅠㅠ 

오히려 사포가 갈려요.........

걱정마세요. 사포도 약해 빠진 초등학교 수업시간에 쓸만한 다이소 사포가 아닌, 

입도 50짜리 거대 사막 갯지렁이 처럼 생긴 그라인더용 사포로 사포질하게 되면

빨갛게 달궈진 칼이 버터 썰듯이 아주 부드럽게 잘린답니다. 그 대신 먼지랑 소리도 그만큼 많이 나니까 각오 하시구요.

이거 어떻게 알았냐구요? 군대에서 썼어요. 

원래 그라인더는 어두운 초록색이랍니다. 

여하튼 이렇게 사포질을 더운 날씨에서 땀 뻘뻘흘리며 몇번 하고 나면 꽤 예뻐집니다. 

사진은 저래보여도 꽤 부드럽답니다. 

군대는 좋은곳이랍니다. 

마지막으로 내열성을 조금 더 높이고, 표면처리를 하기 위해 알루미늄 테이프를 발라줍니다. 

이것으로 몰드는 완성이네요. 완전 빤딱빤딱하고 예뼈보이죠??? 

[22 정민규]

[17강신홍]

와 차기 회장?

[22 이영대]

헉

[21 이인서]

굉장히 재밌네용