據外媒報道,2017年8月31日,朗盛Tepex dynalite連續纖維增強熱塑性復合材料半成品正式進軍汽車內飾領域。歐洲一家車企載其越野車的后座系統中采用了Tepex dynalite熱塑性復合材料。
該車企在車輛后座中間位置配置了負載裝置(load-through),實現了座椅靠背的獨立。該負載元件的生產采用了Tepex dynalite成型及回注(back-injecting)技術。
Tepex產品由朗盛(LANXESS)的子公司Bond-Laminates制造,該公司位于德國的布里隆。
項目經理兼Tepex應用專家Harri Dittmar表示:“這款全新部件的重量要比同類鋼制產品輕四成多,該安全部件可承受各負載方案(load scenarios),因為其半成品的連續纖維層厚度僅為2毫米,該設計意圖為承受機械應力(mechanical stress)。”
該部件由Brose Fahrzeugteile GmbH公司研發,朗盛高性能材料事業部為Brose提供了相關支持,并在德國科堡市(Coburg)的工廠生產該部件。
正面碰撞和追尾碰撞的應對
出于功能考慮,該負載裝置旨在一側安裝,位于后座靠背頂部位置,這一特殊的位置可承受彎曲力及扭力(bending and torsion forces)。為應對這些負載情況,設計師們為本款熱塑性復合材料內的玻璃長絲層(continuous-glass-fibre layer)選用了多軸設計(multiaxial design)。
多軸Tepex是Bond-Laminates的全新開發成果,通過復雜工藝將Tepex 纖維和膠帶結合,顯著提升了這些復合材料板材的強度。負載裝置半成品的芯層共分為4層,每層厚度為0.25毫米,以部件的縱軸方向為基準,其纖維順向度(fibre orientation)為±45°,用于吸收扭力。其外部還有兩層,每層厚度為0.5毫米,用于吸收彎力,80%的連續纖維與作用力處于同一方向。
Dittmar解釋道:“在正面碰撞(frontal collision)的情況下,該多軸層設計可確保這款輕量化部件能承受汽車行李箱中加速載荷(accelerated load)的沖擊力,在追尾碰撞(rear collision)情況下又能承受慣性力(inertia forces),避免乘客受到擠壓。”
高效的一步成型工藝
除了提升部件剛度的肋,還有頭枕支架、安裝點和螺紋接口以及嵌入負載的紡織內罩的環繞凹槽等大量功能元件在注射成型過程中與該組件一體成型。如果采用傳統的鋼結構設計,該功能組件必須分開焊接或擰緊。
在生產這款負載結構件的過程中,先將其半成品坯料放入注塑模具(injection mould)中,采用玻璃纖維強化熱塑性材料注塑成型,其制作采用了回注技術。除了提升部件剛度的肋,還有頭枕支架、安裝點和螺紋接口以及嵌入負載的紡織內罩的環繞凹槽等大量功能元件在注射成型過程中與該組件一體成型。其采用常規鋼結構設計,該功能組件必須分開焊接或擰緊。
懸垂模擬仿真
朗盛研發了懸垂模擬仿真(draping simulation)系統,作為其HiAnt服務的重要組成部分,優化了該負載裝置的模具。通過懸垂模擬仿真,各種成型策略得以可視化并評價。這些成果在一開始便被引入模具設計,大幅縮減了開發時間。
Dittmar表示:“朗盛在這一特定模具技術的基礎上衍生了半成品坯料的設計。坯料預先成型,或者在模具完全閉合之前于模具內實現部件的局部固定到位。“該技術防止形成褶皺,還能避免半成品成型過程中連續纖維的過度伸展。”
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