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朗盛Tepex材料加固兒童座椅頭枕
2020年3月25日——特殊化學(xué)品公司朗盛的Tepex連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料在許多領(lǐng)域中都擁有巨大的應(yīng)用潛力，包括輕質(zhì)結(jié)構(gòu)安全部件。作為技術(shù)展示而研發(fā)的兒童座椅頭枕，通過顆粒泡沫復(fù)合注塑（PCIM）工藝制造而成，充分展現(xiàn)了這種材料的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用前景。“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(dá)30％，確保優(yōu)異的防撞性能的同時(shí)簡化生產(chǎn)工藝。”朗盛高性能材料（HPM）業(yè)務(wù)部Tepex汽車集團(tuán)輕質(zhì)結(jié)構(gòu)專家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(zhuǎn)向板的注塑工具，通過單工藝操作制造出嵌件，并反向注入短玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯化合物，以整合用于頭枕、靠背等的支撐結(jié)構(gòu)。照片：Chemnitz理工大學(xué)結(jié)構(gòu)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，通過顆粒泡沫復(fù)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(dá)30％，同時(shí)確保優(yōu)異的防撞性能。
政府資助項(xiàng)目
這款技術(shù)展示產(chǎn)品是德國聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)和能源部資助的一項(xiàng)跨國研究項(xiàng)目的成果，該項(xiàng)目作為扶持中小企業(yè)中央創(chuàng)新計(jì)劃的一部分。該項(xiàng)目的參與方包括開姆尼茨工業(yè)大學(xué)輕質(zhì)結(jié)構(gòu)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(xiàng)目合作伙伴在PCIM的基礎(chǔ)上開發(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(fù)合材料通過兩層連續(xù)玻璃纖維粗紗進(jìn)行加固。使用帶有轉(zhuǎn)向板的注塑工具，通過（一步法）工藝制造出嵌件，并反向注入短玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯化合物，將頭枕、靠背等的支撐結(jié)構(gòu)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(duì)預(yù)制嵌件進(jìn)行反向發(fā)泡。
零件數(shù)量從六個(gè)減至一個(gè)
相比之下，目前多數(shù)頭枕使用多個(gè)獨(dú)立部件進(jìn)行批量生產(chǎn)。由長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯制成支撐結(jié)構(gòu)，再用四個(gè)聚丙烯支承銷與單獨(dú)發(fā)泡的EPP部件組裝在一起。“高度集成的新生產(chǎn)工藝不僅比以前的工藝更節(jié)能，而且還能直接生產(chǎn)出成品部件。由此可將零件總數(shù)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(jī)器費(fèi)用，”開姆尼茨工業(yè)大學(xué)科學(xué)助理兼ZIM項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Norbert Schramm介紹道。當(dāng)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(fù)合材料半成品和注塑材料中使用碳纖維的增強(qiáng)材料，則組裝件的重量將減少近30%。”
緊密合作
項(xiàng)目合作伙伴的開發(fā)重點(diǎn)和任務(wù)各不相同。例如，SLK負(fù)責(zé)挑選材料，分析復(fù)合附著力，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)并進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化；Polycomb的職責(zé)包括展示產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計(jì)、原型生產(chǎn)以及系統(tǒng)概念優(yōu)化；Avionaut則負(fù)責(zé)分析載荷分布，研究設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，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(xiàng)目合作伙伴挑選材料，協(xié)助完成了混合成型工藝開發(fā)等任務(wù)。
應(yīng)用潛力巨大，包括其他組裝件
朗盛預(yù)見了Tepex材料和新生產(chǎn)工藝的廣闊應(yīng)用前景，例如嬰兒背帶、靠背和扶手，采用全新復(fù)雜座椅概念的自動(dòng)駕駛汽車座椅殼，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(duì)電動(dòng)汽車尤為有益。“作為HiAnt客戶服務(wù)的一部分，我們幫助項(xiàng)目合作伙伴開發(fā)應(yīng)用這類部件以及相關(guān)工藝。我們的服務(wù)包括懸垂模擬、工具設(shè)計(jì)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說道。
