최근 각국의 규제가 강화됨에 따라 자동차 제조사들은 각 부품을 개발할 때 경량화를 점점 더 중요하게 고려하고 있다. 이에 따라 차체, 섀시, 파워트레인을 막론하고 관련 기업들은 기존 재료를 대체하거나 제조 방법을 변경하는 방식으로 중량을 줄이기 위해 노력하고 있다. 본 연구에서는 주철로 제작된 디스크 브레이크의 한 부품인 피스톤을 플라스틱 재료로 변경하고, 수치해석 및 시험을 통해 성능을 조사하였다. 새로운 브레이크 피스톤의 개발은 기초 설계, 사출 해석, 정적 강도 해석, 그리고 내구성 시험을 통해 수행되었다. 새 브레이크 피스톤의 재료는 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide, PPS)이며, 사출 공정에서의 주요 성능 중 하나인 수축률 편차를 고려하여 실험설계(design of experiments)를 적용함으로써 최적 공정 조건을 제시하였다. 또한 본 연구에서는 FE 해석을 이용하여 피스톤의 강도 해석을 수행하고, 시험을 통해 내구성 성능을 평가하였다. 최종적으로 제안된 피스톤의 중량은 기존 700 g에서 138.7 g으로 80.2% 감소하였다. 이 과정의 CAE에는 사출 해석 프로그램인 Moldex3D와 구조 해석 프로그램인 Abaqus를 사용하였다.

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