LANXESS: Применение многоосевого армированного композита Tepex для изготовления детали заднего сиденья внедорожника.
Полуобработанные термопластичные композитные материалы Tepex dynalite, армированные непрерывными волокнами, сегодня находят новые применения в интерьере автомобилей. В качестве одного из примеров можно привести конструкцию заднего сиденья внедорожника от одного из европейских автопроизводителей. Центральный сегмент заднего сиденья оснащен системой для перевозки длинномерных грузов, которая позволяет отдельно складывать спинки с каждой из сторон сиденья. Эта часть конструкции выполнена методом формовки и литья компаунда Tepex dynalite на подложку. «В этой детали мы впервые использовали данный композиционный материал для изготовления легковесных конструкций спинок автомобильных сидений, продемонстрировав таким образом огромный потенциал этого материала в серийном производстве», – говорит Хенрик Плаггенборг (Henrik Plaggenborg), руководитель направления технического маркетинга и развития бизнеса в подразделении Tepex Automotive.
«В результате новая деталь оказалась более чем на 40% легче своего стального аналога. В то же время, этот важный элемент в системе безопасности автомобиля выдерживает нагрузочные испытания – благодаря разнонаправленному расположению слоев непрерывных армирующих волокон данный полуобработанный продукт с толщиной стенок всего два миллиметра способен выдержать значительные механические нагрузки», – поясняет Харри Диттмар (Harri Dittmar), менеджер проекта и специалист по вопросам использования Tepex. Композиционный материал Tepex производится дочерним подразделением концерна LANXESS Bond-Laminates GmbH, расположенном в Брилоне, Германия.
Эта легковесная деталь была разработана компанией Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. KG при поддержке бизнес-подразделения Высокотехнологичные материалы (HPM) концерна LANXESS. Компания Brose выпускает эту деталь на своем заводе в Кобурге, Германия.
Высокая прочность в испытаниях на лобовое столкновение и удар сзади
Исходя из функциональных соображений система складывания сидений крепится лишь с одной стороны в верхней части спинки заднего сиденья. Из-за такого расположения деталь подвергается воздействию как изгибающих, так и скручивающих сил. Чтобы выдержать подобную нагрузку в этом термопластичном композиционном материале применялось разнонаправленное расположение слоев армирующих непрерывных стекловолокон. Материал Tepex с разнонаправленным расположением армирующих волокон является новейшей разработкой подразделения Bond-Laminates и позволяет сделать композитные листы значительно прочнее, чем было возможно ранее, за счет использования композита Tepex с волоконными лентами в технически сложном процессе. Полуобработанный продукт для системы складывания сидений имеет основу (core) из четырех слоев, толщина каждого из которых составляет 0,25 миллиметра, расположение волокон в этой основе составляет +45 и -45 градусов относительно продольной оси детали, при этом сами слои расположены симметрично. Эти внутренние слои предназначены для поглощения скручивающих сил. Что касается изгибающих сил, то они гасятся двумя внешними слоями толщиной 0,5 миллиметра каждый, в которых 80% непрерывных волокон расположены в направлении действия силы. «При лобовом столкновении благодаря мультиаксиальному расположению слоёв эта легковесная деталь позволяет выдержать перегрузки, возникающие со стороны багажника, а в случае удара сзади– подавляет силы инерции, прижимающие пассажира к спинке сиденья», – поясняет Диттмар.
Эффективный одностадийный процесс
Чтобы изготовить деталь, заготовку полуобработанного продукта нагревают, помещают в литьевую форму, формуют и затем осуществляют литье на подложку (back-injected) термопластика, армированного стекловолокнами. Помимо использования ребер, которые обеспечивают высокую жесткость детали, непосредственно на этапе литья также осуществляется формовка многочисленных функциональных элементов детали, например, креплений подголовника, различных крепежных точек и болтовых соединений, а также окантовывающего паза, к которому затем крепится текстильная обшивка этой части сиденья. Ранее, при изготовлении подобной функциональной детали из стали, ее пришлось бы сваривать или собирать на винтовых соединениях.
Расширенный сервис HiAnt для проектирования литьевых пресс-форм
Пресс-форма для изготовления этой детали была оптимизирована с помощью моделирования вакуумного формования, выполненного специалистами LANXESS в рамках сервиса HiAnt. Под этим брендом компания объединяет широкий спектр сервисов для поддержки заказчиков на всех этапах проектирования деталей. В частности, при моделировании вакуумного формования была осуществлена визуализация и оценка различных стратегий формования. Полученные результаты использовались для проектирования пресс-формы, что помогло значительно сократить время на её разработку. Специалисты LANXESS получили дизайн заготовки полуобработанного продукта, используя специальную технологию формовки. Заготовке заранее придают форму или локально закрепляют внутри пресс-формы до тех пор, пока пресс-форма не будет полностью закрыта. «Это позволяет избежать складок или чрезмерного растяжения непрерывных армирующих волокон при формовании полуобработанного продукта», – говорит Диттмар.
Более подробную информацию о свойствах, применении и технологиях обработки композиционного материала Tepex можно получить на сайте www.bond-laminates.com.
