Tepex улучшает подголовник детского сиденья с помощью переднего армированного композита

Тепло-ламинированные композитные материалы Tepex с непрерывным волокном от LANXESS (Питтсбург, Пенсильвания, США) показали потенциал для различных автомобильных применений — те, которые CW охватывала недавно, включают поддержку гибридного металл-композитного А-столба автомобиля, заднюю обшивку сиденья и демонстратор подлокотника центральной консоли. Недавнее исследование случая от компании добавляет легкое строительство структурных компонентов безопасности в список.

LANXESS недавно разработала подголовник детского сиденья как технологический демонстратор для иллюстрации возможностей материалов на этом рынке. Компонент производится в процессе литья под давлением композита с пенообразователем (PCIM).

«Вставка из Tepex может снизить вес подголовника до 30% по сравнению с коммерчески производимым вариантом компонента — и с сравнимо хорошей аварийной производительностью. Она также упрощает производственный процесс», — говорит д-р Клаус фонберг из группы Tepex Automotive в LANXESS. Tepex разрабатывается и производится дочерней компанией LANXESS Bond-Laminates GmbH (Брилон, Германия).

Демонстратор является результатом транснационального исследовательского проекта, финансируемого Федеральным министерством экономики и энергетики Германии в рамках Центральной инновационной программы для малых и средних предприятий (SMEs) (немецкая аббревиатура: ZIM). В этой программе участвуют Кафедра легких конструкций и полимерных технологий (SLK) Технического университета Хемниц, Polycomb GmbH (Ауенгрунд, Германия) и производитель детских сидений Avionaut (Шарлейка, Польша).

Для подголовника партнеры проекта разработали альтернативный производственный процесс на базе PCIM. Для усиления подголовника в отдельных местах и снижения веса они использовали адаптированную вставку из Tepex dynalite 104-FG290(4)/47%. Это композитный материал на базе полипропилена, усиленный двумя слоями непрерывных стекловолокнистых ровингов. Вставка формируется в одной операционном процессе с использованием литейной формы с поворотной пластиной и задним впрыском композитом с короткими стекловолокнами на базе полипропилена для интеграции опорной структуры подголовника и спинки. Предварительно изготовленная вставка затем за пенятся во второй форме с использованием пенообразователя на основе ekspандированного полипропилена (EPP).

Эталонный подголовник, напротив, в настоящее время производится в серии с использованием множества отдельных компонентов, согласно LANXESS. Опорная структура состоит из полипропилена, усиленного длинными стекловолокнами. Она собирается с отдельно пенообразованным компонентом EPP с использованием четырех опорных штифтов из полипропилена.

«Не только новый, высокоинтегрированный производственный процесс более энергоэффективен, чем предыдущая процедура, он также напрямую приводит к готовой детали. Это снижает общее количество деталей с шести до одной, что также снижает производственные затраты в логистике и затратах на оборудование», — говорит Норберт Шрамм, научный сотрудник Технического университета Хемниц и руководитель проекта ZIM там.

Экономия веса с текущей версией компонента подголовника с стекловолокном составляет примерно 26%, хотя участники проекта отмечают потенциал для большего. Согласно Шрамму, «Если используется усиление на базе углеродных волокон в композитном полуфабрикате и в материале для литья под давлением, результат — сборка, которая почти на 30% легче».

Для проекта SLK выбрала материалы, проанализировала адгезию композита, спроектировала структуру и провела топологическую оптимизацию. Polycomb возглавила разработку и реализацию дизайна демонстратора, производство прототипов и оптимизацию системной концепции. Avionaut проанализировала зоны передачи сил, разработала дизайн и изучила аварийное поведение подголовника и всего сиденья в реалистичных столкновениях, например. LANXESS помогла партнерам проекта выбрать материалы и также помогла с такими задачами, как разработка гибридного процесса формовки.

LANXESS видит потенциал для Tepex и нового процесса в производстве переносок для младенцев, спинок и подлокотников, а также обшивок сидений для новых, высоко сложных концепций сидений в автономных автомобилях или для комфортных сидений в шаттлах, VIP и семейных автобусах и электромобилях.