Integrated Design Method of Lightweight CFRP Lower Control Arms Using ABAQUS–Python Coupled Topology Optimization and Reconstruction of Continuous Fibre Paths

연속 탄소섬유 강화 복합재료(CFRP)는 높은 비강도와 경량성으로 자동차 경량화에 적합한 소재이며, 적층제조 기술의 발전으로 섬유 경로 최적화가 가능해지고 있다. 본 연구는 컨트롤 로어 암의 경량화를 목표로 ABAQUS–Python 연계 위상최적화와 G-code 기반 연속 탄소섬유 경로 재구성을 통합한 설계 방법론을 제안한다. 포트홀 제동, 후진 제동, 외륜 및 내륜 코너링의 네 가지 실제 주행 하중을 고려한 MMA 기반 위상최적화를 수행하였다. 또한 3D 프린팅 G-code로부터 실제 섬유 적층 경로를 추출하여 유한요소 모델로 역설계하고, 임베디드 요소 기법으로 PETG 매트릭스와 탄소섬유의 복합 거동을 해석하였다. 위상최적화 기반, 주응력 기반, 단방향 섬유 배치 모델을 비교한 결과, 위상최적화 모델이 가장 우수한 경량화 효과와 구조 성능을 보였으며, 알루미늄 대비 중량 감소와 충분한 강도 및 진동 특성을 확보하여 실제 차량 적용 가능성을 확인하였다.