朗盛采用连续纤维增强热塑性复合材料打造安全关键性结构部件

 

    作为技术展示而研发的儿童座椅头枕，通过颗粒泡沫复合注塑（PCIM）工艺制造而成，充分展现了这种材料的技术优势和应用前景。

    “与商业化生产的其他部件相比，由Tepex制成的嵌件有效减轻头枕重量达30％，确保优异的防撞性能的同时简化生产工艺。”朗盛高性能材料（HPM）业务部Tepex汽车集团轻质结构专家Klaus Vonberg博士介绍道。Tepex由位于德国布里隆的朗盛子公司Bond-Laminates GmbH研发制造。

 

 

    为了制造头枕，项目合作伙伴在PCIM的基础上开发了一种替代生产工艺。为了在各个位置加固头枕同时减轻重量，他们采用了由Tepex dynalite 104-FG290(4)/47%制成的定制嵌件，这种聚丙烯基复合材料通过两层连续玻璃纤维粗纱进行加固。

    使用带有转向板的注塑工具，通过（一步法）工艺制造出嵌件，并反向注入短玻璃纤维增强聚丙烯化合物，将头枕、靠背等的支撑结构加以整合。然后，使用基于发泡聚丙烯（EPP）的颗粒泡沫在第二种工具中对预制嵌件进行反向发泡。

 

 

    相比之下，目前多数头枕使用多个独立部件进行批量生产。由长玻璃纤维增强聚丙烯制成支撑结构，再用四个聚丙烯支承销与单独发泡的EPP部件组装在一起。“高度集成的新生产工艺不仅比以前的工艺更节能，而且还能直接生产出成品部件。由此可将零件总数从六个减少到一个，从而降低物流方面的生产成本和所需的机器费用，”开姆尼茨工业大学科学助理兼ZIM项目负责人Norbert Schramm介绍道。

 

    当前的玻璃纤维头枕部件可减重约26％，而且仍有进一步的减重潜力。Schramm表示：“如果在复合材料半成品和注塑材料中使用碳纤维的增强材料，则组装件的重量将减少近30％。”

 

 

    项目合作伙伴的开发重点和任务各不相同。例如，SLK负责挑选材料，分析复合附着力，设计结构并进行拓扑优化；Polycomb的职责包括展示产品的开发和设计、原型生产以及系统概念优化；Avionaut则负责分析载荷分布，研究设计结构，并在实际碰撞测试中检测头枕和整个座椅的撞击性能；而朗盛则帮助项目合作伙伴挑选材料，协助完成了混合成型工艺开发等任务。

 

 

    朗盛预见了Tepex材料和新生产工艺的广阔应用前景，例如婴儿背带、靠背和扶手，采用全新复杂座椅概念的自动驾驶汽车座椅壳，以及穿梭巴士、VIP巴士和家庭巴士的舒适座椅壳。

 

    轻质座椅对电动汽车尤为有益。“作为HiAnt客户服务的一部分，我们帮助项目合作伙伴开发应用这类部件以及相关工艺。我们的服务包括悬垂模拟、工具设计以及Tepex嵌件加热变软后的处理技巧。我们还支持批量生产工艺的实施，”Vonberg说道。