朗盛采用連續纖維增強熱塑性復合材料打造安全關鍵性結構部件

 

    作為技術展示而研發的兒童座椅頭枕，通過顆粒泡沫復合注塑（PCIM）工藝制造而成，充分展現了這種材料的技術優勢和應用前景。

    “與商業化生產的其他部件相比，由Tepex制成的嵌件有效減輕頭枕重量達30％，確保優異的防撞性能的同時簡化生產工藝。”朗盛高性能材料（HPM）業務部Tepex汽車集團輕質結構專家Klaus Vonberg博士介紹道。Tepex由位于德國布里隆的朗盛子公司Bond-Laminates GmbH研發制造。

 

 

    為了制造頭枕，項目合作伙伴在PCIM的基礎上開發了一種替代生產工藝。為了在各個位置加固頭枕同時減輕重量，他們采用了由Tepex dynalite 104-FG290(4)/47%制成的定制嵌件，這種聚丙烯基復合材料通過兩層連續玻璃纖維粗紗進行加固。

    使用帶有轉向板的注塑工具，通過（一步法）工藝制造出嵌件，并反向注入短玻璃纖維增強聚丙烯化合物，將頭枕、靠背等的支撐結構加以整合。然后，使用基于發泡聚丙烯（EPP）的顆粒泡沫在第二種工具中對預制嵌件進行反向發泡。

 

 

    相比之下，目前多數頭枕使用多個獨立部件進行批量生產。由長玻璃纖維增強聚丙烯制成支撐結構，再用四個聚丙烯支承銷與單獨發泡的EPP部件組裝在一起。“高度集成的新生產工藝不僅比以前的工藝更節能，而且還能直接生產出成品部件。由此可將零件總數從六個減少到一個，從而降低物流方面的生產成本和所需的機器費用，”開姆尼茨工業大學科學助理兼ZIM項目負責人Norbert Schramm介紹道。

 

    當前的玻璃纖維頭枕部件可減重約26％，而且仍有進一步的減重潛力。Schramm表示：“如果在復合材料半成品和注塑材料中使用碳纖維的增強材料，則組裝件的重量將減少近30％。”

 

 

    項目合作伙伴的開發重點和任務各不相同。例如，SLK負責挑選材料，分析復合附著力，設計結構并進行拓撲優化；Polycomb的職責包括展示產品的開發和設計、原型生產以及系統概念優化；Avionaut則負責分析載荷分布，研究設計結構，并在實際碰撞測試中檢測頭枕和整個座椅的撞擊性能；而朗盛則幫助項目合作伙伴挑選材料，協助完成了混合成型工藝開發等任務。

 

 

    朗盛預見了Tepex材料和新生產工藝的廣闊應用前景，例如嬰兒背帶、靠背和扶手，采用全新復雜座椅概念的自動駕駛汽車座椅殼，以及穿梭巴士、VIP巴士和家庭巴士的舒適座椅殼。

 

    輕質座椅對電動汽車尤為有益。“作為HiAnt客戶服務的一部分，我們幫助項目合作伙伴開發應用這類部件以及相關工藝。我們的服務包括懸垂模擬、工具設計以及Tepex嵌件加熱變軟后的處理技巧。我們還支持批量生產工藝的實施，”Vonberg說道。