朗盛(Lanxess)旗下的Tepex dynalite 是一款連續(xù)增強(qiáng)纖維、半成品的熱塑性復(fù)合材料。現(xiàn)在該材料在汽車內(nèi)飾又有新用途。比如,最近一款由歐洲汽車制造商制造的越野車后座系統(tǒng),就采用了這款復(fù)合材料。
越野車后座的中央裝有一個(gè)加載系統(tǒng),它可讓每個(gè)座椅的靠背可以單獨(dú)折疊。該加載系統(tǒng)采用Tepex dynalite復(fù)合材料,通過(guò)成型和反向注塑(back-injection)工藝加工而成。
“這零配件標(biāo)志著這一復(fù)合材料開(kāi)始進(jìn)入后座系統(tǒng)的輕量化設(shè)計(jì),也進(jìn)一步證明它擁有批量生產(chǎn)的巨大潛力,” Tepex汽車業(yè)務(wù)部技術(shù)市場(chǎng)及商業(yè)開(kāi)發(fā)總監(jiān)Henrik Plaggenborg說(shuō)。
“這一新零部件比同類鋼材部件減重40%以上。同時(shí),這一安全相關(guān)配件能承受各種負(fù)載,因?yàn)橹挥?毫米厚的半成品中加入了連續(xù)增強(qiáng)纖維,它能夠承受機(jī)械應(yīng)力,”Tepex 項(xiàng)目經(jīng)理兼應(yīng)用專家Harri Dittmar解釋說(shuō)。
Tepex由朗盛公司子公司、位于德國(guó)布里?。˙rilon)的Bond-Laminates GmbH生產(chǎn)。該輕量化部件由位于德國(guó)科堡的Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. KG公司,在朗盛高性能材料事業(yè)部的支持下完成生產(chǎn)。
玻纖多軸層設(shè)計(jì),有效抵抗前后撞擊
由于功能原因,負(fù)載系統(tǒng)僅安裝在后座靠背的頂部。它所在的位置,經(jīng)常要受到彎曲和扭轉(zhuǎn)力的作用。為了承受這些負(fù)載壓力,熱塑性復(fù)合材料中的連續(xù)玻璃纖維層需要采用特殊的多軸設(shè)計(jì)。
Multiaxial Tepex是Bond-Laminates公司研發(fā)的一種新復(fù)合材料,它通過(guò)在復(fù)雜的加工工藝,將Tepex的纖維結(jié)構(gòu)整合在一起,增強(qiáng)其韌性。這款負(fù)載系統(tǒng)的半成品主要包括四層結(jié)構(gòu),每層約0.25毫米厚,纖維的走向則根據(jù)成品的縱軸呈現(xiàn)+ 45度和-45度的對(duì)稱分布,能夠吸收扭轉(zhuǎn)力。
此外,彎曲力則由兩個(gè)外層吸收,每層0.5毫米厚,其中80%的連續(xù)纖維與力矩在同一方向上。“在正面碰撞的情況下,這種多軸層設(shè)計(jì)能讓輕量化部件承受汽車車尾行李箱所承載的加速?zèng)_擊;一旦撞擊在汽車后備箱,在后方碰撞的情況下,慣性力將旅客按在座位上,”Dittmar解釋道。
高效一次注塑成型
為了制造負(fù)載系統(tǒng),半成品坯料經(jīng)過(guò)加熱,放入注塑模具中,用玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料注塑成型。眾多功能元素如頭枕支架、安裝點(diǎn)和螺釘連接點(diǎn)以及嵌入負(fù)載的紡織內(nèi)罩環(huán)繞凹槽等等,不但能夠提升部件的剛度,還能在注塑成型階段實(shí)現(xiàn)一體成型。而在傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,這些功能部件都必須分別焊接或擰緊。
針對(duì)模具工程的HiAnt服務(wù)
負(fù)載系統(tǒng)的模具還經(jīng)過(guò)朗盛研發(fā)的懸垂模擬方案得到優(yōu)化。懸垂模擬方案是朗盛HiAnt服務(wù)的一部分,該服務(wù)旨在為客戶提供整個(gè)工程服務(wù)。各種成型技術(shù)都通過(guò)懸垂模擬系統(tǒng)進(jìn)行可視化和評(píng)估。評(píng)估成果在模具設(shè)計(jì)初期就納入其中,可顯著縮短開(kāi)發(fā)實(shí)踐。
根據(jù)特定的模具技術(shù),朗盛還衍生了半成品毛坯的設(shè)計(jì)。該毛坯在模具完全閉合之前,可在模具內(nèi)部進(jìn)行預(yù)成型或局部固定。“這樣可以在半成品的成型過(guò)程中,防止出現(xiàn)褶皺以及防止連續(xù)纖維的過(guò)度拓展”。