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2020年3月25日——特殊化學(xué)品公司朗盛的Tepex連續纖維增強熱塑性復合材料在許多領(lǐng)域中都擁有巨大的應用潛力，包括輕質(zhì)結構安全部件。作為技術(shù)展示而研發(fā)的兒童座椅頭枕，通過(guò)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(shù)優(yōu)勢和應用前景?！芭c商業(yè)化生產(chǎn)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(yōu)異的防撞性能的同時(shí)簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝?！崩适⒏咝阅懿牧希℉PM）業(yè)務(wù)部Tepex汽車(chē)集團輕質(zhì)結構專(zhuān)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(fā)制造。

使用帶有轉向板的注塑工具，通過(guò)單工藝操作制造出嵌件，并反向注入短玻璃纖維增強聚丙烯化合物，以整合用于頭枕、靠背等的支撐結構。照片：Chemnitz理工大學(xué)結構照明和塑料加工教授

作為技術(shù)展示而研發(fā)的兒童座椅頭枕，通過(guò)顆粒泡沫復合注塑工藝制造而成。與商業(yè)化生產(chǎn)的其他部件相比，由Tepex制成的嵌件有效減輕頭枕重量達30％，同時(shí)確保優(yōu)異的防撞性能。

政府資助項目

這款技術(shù)展示產(chǎn)品是德國聯(lián)邦經(jīng)濟和能源部資助的一項跨國研究項目的成果，該項目作為扶持中小企業(yè)中央創(chuàng )新計劃的一部分。該項目的參與方包括開(kāi)姆尼茨工業(yè)大學(xué)輕質(zhì)結構與聚合物技術(shù)學(xué)院（SLK）、圖林根州奧恩倫德的Polycomb GmbH以及波蘭Szarlejka的兒童座椅制造商Avionaut（該公司生產(chǎn)的兒童座椅作為參照產(chǎn)品）。

高效生產(chǎn)工藝

為了制造頭枕，項目合作伙伴在PCIM的基礎上開(kāi)發(fā)了一種替代生產(chǎn)工藝。為了在各個(gè)位置加固頭枕同時(shí)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(guò)兩層連續玻璃纖維粗紗進(jìn)行加固。使用帶有轉向板的注塑工具，通過(guò)（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(fā)泡聚丙烯（EPP）的顆粒泡沫在第二種工具中對預制嵌件進(jìn)行反向發(fā)泡。

零件數量從六個(gè)減至一個(gè)

相比之下，目前多數頭枕使用多個(gè)獨立部件進(jìn)行批量生產(chǎn)。由長(cháng)玻璃纖維增強聚丙烯制成支撐結構，再用四個(gè)聚丙烯支承銷(xiāo)與單獨發(fā)泡的EPP部件組裝在一起?！案叨燃傻男律a(chǎn)工藝不僅比以前的工藝更節能，而且還能直接生產(chǎn)出成品部件。由此可將零件總數從六個(gè)減少到一個(gè)，從而降低物流方面的生產(chǎn)成本和所需的機器費用，”開(kāi)姆尼茨工業(yè)大學(xué)科學(xué)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(jìn)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%?！?/p>

緊密合作

項目合作伙伴的開(kāi)發(fā)重點(diǎn)和任務(wù)各不相同。例如，SLK負責挑選材料，分析復合附著(zhù)力，設計結構并進(jìn)行拓撲優(yōu)化；Polycomb的職責包括展示產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和設計、原型生產(chǎn)以及系統概念優(yōu)化；Avionaut則負責分析載荷分布，研究設計結構，并在實(shí)際碰撞測試中檢測頭枕和整個(gè)座椅的撞擊性能；而朗盛則幫助項目合作伙伴挑選材料，協(xié)助完成了混合成型工藝開(kāi)發(fā)等任務(wù)。

應用潛力巨大，包括其他組裝件

朗盛預見(jiàn)了Tepex材料和新生產(chǎn)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(dòng)駕駛汽車(chē)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(zhì)座椅對電動(dòng)汽車(chē)尤為有益?！白鳛镠iAnt客戶(hù)服務(wù)的一部分，我們幫助項目合作伙伴開(kāi)發(fā)應用這類(lèi)部件以及相關(guān)工藝。我們的服務(wù)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(chǎn)工藝的實(shí)施，”Vonberg說(shuō)道。