Kompozyty Tepex w Systemach Składania Oparć Samochodowych

Półprodukty z termoplastycznego materiału kompozytowego Tepex dynalite wzmocnionego ciągłymi włóknami szklanymi znajdują obecnie nowe zastosowania we wnętrzach pojazdów. Jednym z przykładów jest mechanizm składania oparć tylnych siedzeń („load-through”) w pojazdach terenowych wytwarzanych przez europejskiego producenta samochodów. Tylną kanapę wyposażono w mechanizm, który umożliwia składanie oparcia każdego siedzenia oddzielnie. Komponent ten produkuje się poprzez formowanie i wtórne wtryskiwanie materiału Tepex dynalite. – Wraz z pojawieniem się tej części jesteśmy świadkami wkroczenia materiałów kompozytowych do produkcji lekkich konstrukcji mechanizmów składania oparć tylnych siedzeń. Jest to kolejny dowód na ogromny potencjał tego materiału w produkcji seryjnej – podkreśla Henrik Plaggenborg, szef działu marketingu technicznego i rozwoju biznesowego materiału Tepex w branży samochodowej.

– Nowa część jest o ponad 40% lżejsza niż jej stalowy odpowiednik. Mimo tego ten istotny dla bezpieczeństwa komponent sprawdza się we wszystkich scenariuszach obciążenia, ponieważ ułożenie warstw ciągłych włókien szklanych w półprodukcie o grubości zaledwie dwóch milimetrów zaprojektowano w taki sposób, aby zwiększyć jego odporność na naprężenia mechaniczne – wyjaśnia Harri Dittmar, kierownik projektu i specjalista ds. zastosowań materiału Tepex. Materiał jest produkowany przez Bond-Laminates GmbH, spółkę zależną koncernu LANXESS z siedzibą w Brilonie.

Nowa, lżejsza konstrukcja komponentu została opracowana przez spółkę Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. KG przy wsparciu jednostki biznesowej High Performance Materials koncernu LANXESS. Brose wytwarza tę część w swoim zakładzie zlokalizowanym w niemieckim mieście Coburg.

Wytrzymałość przy zderzeniach czołowych i tylnych

Z przyczyn praktycznych system składania oparć montowany jest tylko po jednej stronie, na górnej części oparcia tylnego fotela. Ze względu na umiejscowienie, elementy mechanizmu narażone są na działanie sił zginających i skręcających. Aby mogły wytrzymać takie obciążenia, zdecydowano się na specjalne wieloosiowe ułożenie konstrukcji warstw ciągłych włókien szklanych w termoplastycznym materiale kompozytowym. Materiał Tepex z wieloosiowym wzmocnieniem to kolejna innowacja spółki Bond-Laminates, która sprawia, że arkusze kompozytowe są znacznie wytrzymalsze niż wcześniej. Dzieje się tak dzięki połączeniu materiału Tepex ze wzmocnieniami taśmowymi w wyniku zaawansowanego technologicznie procesu. Półprodukty wykorzystywane do produkcji mechanizmu składania oparć mają budowę trójelementową. Część główna zbudowana jest z czterech warstw, z których każda ma grubość 0,25 mm. Włókna w tych warstwach są ułożone symetrycznie pod kątem +45° i −45° względem podłużnej osi komponentu, dzięki czemu absorbują siły skrętne. Natomiast siły zginające pochłaniane są przez dwie zewnętrzne warstwy, z których każda ma grubość 0,5 mm. W tych warstwach aż 80% włókien ciągłych jest ustawionych w kierunku działania siły. W przypadku zderzenia czołowego takie wieloosiowe ustawienie włókien w warstwach gwarantuje, że nawet tak lekka konstrukcja jest w stanie wytrzymać uderzenie poruszającego się z dużą prędkością ładunku znajdującego się w bagażniku, a w przypadku zderzenia tylnego – siły bezwładności wciskające pasażerów w siedzenia – wyjaśnia Harri Dittmar.

Wydajny jednoetapowy proces produkcji

Podczas produkcji mechanizmu składania oparć preforma półproduktu jest podgrzewana, umieszczana w formie, formowana, a następnie wtórnie wypełniana warstwą materiału termoplastycznego wzmocnionego włóknami szklanymi. Oprócz ożebrowania, które zapewnia części wysoką sztywność, wraz z nią w ramach pojedynczego etapu formowania wtryskowego formowanych jest również wiele innych elementów funkcjonalnych, stanowiących z nią integralną całość. Elementy te obejmują mocowania zagłówków, różne inne punkty mocowania i połączenia śrubowe, a także otaczające oparcie wgłębienie do przyczepienia materiału przykrywającego mechanizm składania oparć. W tradycyjnej konstrukcji metalowej te elementy funkcjonalne musiałyby zostać dospawane lub dokręcone oddzielnie.

Kompleksowe usługi HiAnt z zakresu inżynierii formowania wtryskowego

Formy wykorzystywane do produkcji mechanizmu składania oparć zostały zoptymalizowane dzięki symulacjom drapowania przeprowadzonym przez koncern LANXESS w ramach usług HiAnt. Pod tą marką koncern połączył swój rozległy zakres usług wsparcia dla klientów obejmujących cały proces opracowywania nowych części. W ramach symulacji przygotowano i oceniono wizualizacje różnych strategii formowania. Wyniki tych badań od samego początku zostały uwzględnione przy projektowaniu form wtryskowych, co umożliwiło znaczne skrócenie czasu rozwoju produktu. Koncern LANXESS opracował konstrukcję preformy do półproduktu, biorąc pod uwagę specyficzną technologię formowania wtryskowego. – Preformy są wstępnie formowane lub przytrzymywane wewnątrz form przed ich pełnym zamknięciem. Zapobiega to powstawaniu fałd i nadmiernemu rozciąganiu ciągłych włókien szklanych podczas formowania półproduktu – wyjaśnia Harri Dittmar.
Szczegółowe informacje na temat właściwości, zastosowań i technologii przetwarzania materiału Tepex można znaleźć na stronie internetowej www.bond-laminates.com.

Koncern LANXESS jest jednym z najważniejszych producentów specjalistycznych środków chemicznych na świecie. W 2016 roku osiągnął sprzedaż w wysokości 7,7 mld euro. Obecnie koncern zatrudnia około 19 200 pracowników w 25 różnych krajach i jest reprezentowany przez 75 zakładów produkcyjnych na całym świecie. Podstawowym przedmiotem działalności koncernu LANXESS jest opracowywanie, produkcja i dystrybucja półproduktów chemicznych, dodatków, specjalistycznych substancji chemicznych oraz tworzyw sztucznych. Dzięki ARLANXEO, spółce typu joint-venture utworzonej wraz z Saudi Aramco, koncern LANXESS jest również głównym dostawcą kauczuków syntetycznych. Koncern LANXESS należy do najważniejszych indeksów zrównoważonego rozwoju: Dow Jones Sustainability Index (DJSI) World i FTSE4Good.

Stwierdzenia dotyczące przyszłości

Niniejsza informacja prasowa zawiera pewne wypowiedzi dotyczące przyszłości oparte na aktualnych założeniach i prognozach koncernu LANXESS AG. Różne znane i nieznane zagrożenia, niewiadome i inne czynniki mogą przyczynić się do powstania znacznych różnic pomiędzy rzeczywistymi przyszłymi wynikami, sytuacją finansową, rozwojem i osiągnięciami firmy a podanymi tutaj przewidywaniami. Koncern nie bierze odpowiedzialności za uaktualnianie stwierdzeń dotyczących przyszłości ani za dostosowanie ich do przyszłych zdarzeń lub rozwoju sytuacji.