경쟁 우위 확보: 신속한 모델링 및 성능 최적화를 위한 새로운 시뮬레이션 기법
현대 타이어 산업
업계 분석가들은 2030년까지 전 세계 인구가 이동하는 거리가 두 배로 늘어 약 20조 마일에 달할 것으로 예상하는데, 이는 가장 가까운 별까지의 거리와 거의 같습니다. 또한, 자동차 부품의 효율성과 성능 향상을 요구하는 대체 자동차 기술이 점차 주목받고 있습니다. 시장 경쟁력을 확보하기 위해 자동차 제조업체(OEM)와 부품 공급업체들은 다양한 방식으로 최적화된 솔루션을 제공하기 위해 노력하고 있습니다. 안전, 가격, 수명, 연비, 승차감 등의 성능 매개변수는 매우 중요합니다. 차량 성능에 영향을 미치는 요소는 많지만, 타이어는 이러한 모든 영역에서 핵심적인 역할을 합니다. 자동차에서 유일하게 도로와 접촉하는 부분인 이 검은색 도넛 모양의 타이어는 접지력, 승차감, 내구성, 에너지 효율성, 그리고 전체적인 비용 측면에서 균형을 잡아주는 역할을 합니다. 200가지가 넘는 재료를 신중하게 배합하고 수백만 달러에 달하는 첨단 설비를 사용하여 정밀하게 설계된 이 타이어는 다양한 주행 조건에서 뛰어난 성능을 발휘해야 합니다. 산업 4.0, 지속가능성, 원자재 시장 동향, 전기 자동차 및 자율주행 자동차를 포함한 전반적인 산업 트렌드에 대응하여 타이어 제조업체들은 설계 초기 단계부터 혁신적인 엔지니어링 솔루션을 도입하고 있습니다. 첨단 시뮬레이션을 설계에 통합함으로써 타이어 제조업체들은 생산 시간과 비용을 희생하지 않고도 선구적인 방법을 활용할 수 있게 되었습니다.
타이어 산업 시뮬레이션
타이어 및 고무 산업은 다양한 기술적 과제에 직면하면서 엔지니어링 설계, 제조, 적용 및 엔지니어링 시뮬레이션과 관련하여 항상 최첨단 기술을 모색하고 있습니다. 타이어는 복잡하고 비선형적인 부품이기 때문에 그 성능을 모델링하려면 상당한 전문 지식과 기술력이 필요합니다. 수많은 차량 모델이 출시됨에 따라 타이어 제조업체는 다양한 설계를 개발하고 시뮬레이션 기술을 활용하여 가상으로 테스트하고 최적의 타이어 콘셉트를 선정합니다.
유한 요소법 시뮬레이션을 진행하는 동안 다음 사항들을 살펴봐야 합니다
내구성 – 타이어 수명 기간 동안 타이어가 파손되지 않도록 보장합니다.
타이어 마모 – 타이어 트레드는 가능한 한 고르게, 그리고 가능한 한 오래 마모되어야 합니다.
환경적 고려사항 – 타이어 구름 저항 감소.
차량 조종성 – 최적의 제동력, 접지력 및 비상 상황 조종성을 제공하도록 차량에 장착된 타이어.
차량 편의성 – 소음, 진동 및 불쾌감(NVH) 성능이 최적화된 타이어.
타이어는 매우 복잡한 제품으로, 타이어 자체의 설계(예: 재질, 트레드 패턴, 카커스 강성), 타이어 내부 공기압, 노면 질감 등 여러 요인이 그 특성에 영향을 미칩니다. 타이어의 물리적 특성을 기술하고 수학적으로 분석 및 평가할 수 있도록 다양한 모델링 기법이 개발되었습니다. DEP의 숙련된 제품 개발 및 엔지니어링 팀은 타이어 시뮬레이션의 어려움을 잘 알고 있으며, 최적의 솔루션을 도출하기 위해 타이어 시뮬레이션의 다양한 측면을 항상 중점적으로 고려합니다.
DEP의 타이어 모델링 솔루션
타이어는 여름, 겨울, 장마철 등 다양한 기상 조건을 견딜 수 있도록 설계되어야 합니다. 따라서 자동차 제조사와 타이어 제조사는 정확한 사양을 얻기 위해 타이어 설계 분야에 많은 노력을 기울입니다. 타이어 트레드는 높이와 너비가 각기 다른 홈과 리브로 구성되어 있으며, 접합부의 노드 일치 또한 중요하기 때문에 헥스 메쉬를 구축하는 것은 매우 어려운 작업입니다. 모델링에는 상당한 시간이 소요되며 전문적인 기술이 필요합니다.
디트로이트 엔지니어드 프로덕츠(DEP)는 타이어의 2D 구조 메쉬 모델 생성을 지원하는 독자적인 플랫폼인 MeshWorks를 제공하며, 이 2D 모델은 분석에 활용될 수 있습니다. 2D 분석 결과가 만족스러우면 2D 모델을 3D 모델로 변환할 수 있습니다. 3D 모델에서는 타이어 밸브에 공기압을 가하거나 차량 하중을 적용하여 접지면을 분석하는 등의 계산을 수행할 수 있습니다. 또한 주행 시뮬레이션과 같은 추가적인 시뮬레이션도 3D 모델에서 적용 가능합니다. 모핑 및 파라미터화 기술은 타이어 성능에 중요한 역할을 하며, 모든 조건에 견딜 수 있도록 트레드 패턴을 최적화하고 이상적인 제동 성능을 보장합니다.
DEP MeshWorks는 높은 수준의 자동화를 통해 신속한 헥스 메쉬 모델링을 지원합니다. 최소한의 사용자 입력만으로도 고품질 메쉬를 생성할 수 있으며, 엔지니어가 작업을 수행할 수 있고 메쉬 전문가가 필요하지 않습니다. DEP MeshWorks의 메쉬 모델링 도구는 오토바이 타이어, 승용차 타이어, 오프로드 타이어에 적용 가능합니다.
