为降低汽车重量并减少碳足迹,一项由德国联邦教育研究机构支持的被称作“CAMISMA”(采用多种材料方法,生产碳纤维复合材料结合金属的结构内饰部件)的联合开发项目,正在支助研究对钢和轻型合金与纤维增强复合材料(包括碳纤维复合材料)的组合,以用于混杂材料的汽车设计中。
该项目由德国赢创工业公司(以下简称“赢创”)负责协调组织,其他成员包括:江森自控公司(位于德国Milwaukee和Burscheid)、Jacob Plastics公司(位于德国Wilhelmsdorf)、Toho Tenax Europe公司(位于德国Wuppertal)和德国亚琛技术大学。
“汽车行业正在开始使用碳纤维复合材料,但目前碳纤维对于汽车的意义尚不明显,因为减重优势并不能平衡其整个生命周期所消耗的能量。” Matthias Berghahn博士争辩说,他是赢创Creavis战略研究和开发部门中该项目的负责人。
这项为期3年的项目将于2014年截止,内容涉及通过采用从纤维生产中以及从最终回收的碳纤维部件中获得的废弃碳纤维材料,来设计和开发一种汽车座椅靠背。赢创将为此而开发一种完全自动化的连续生产工艺,即人们熟知的“现场聚合”工艺 ,以将回收的碳纤维与加热的PA12单体(一项专利发明)组合在一起,从而形成一种非编织带,赢创称其为“有机片材” 。因为只使用了一种单体而不是聚合物树脂,因此粘性极低,使得这种单体在加工过程中发生聚合反应时完全浸润纤维成为可能。Berghahn解释说:“这不同于传统的粉末胶衣或热熔融系统。这种方法使我们能够对纤维进行快速涂胶,以获得良好的带产量,以及极佳的力学性能。这是因为纤维可以得到如此完好的浸润,且不受废弃纤维上残留胶料的影响。”
部件预成型体可由这种有机片材(或者带)创建出来,然后对其加热并放入模具中。经加热加压后,部件即可快速成型。目前有两种类型的带正在开发中:一种是采用废弃的但质量良好的纤维制成的单向带,另一种是完全由回收纤维制成的无规非编织物。
据江森自控汽车内饰业务新技术项目经理Berghahn和Axel Koever介绍,目前这种复合材料的座椅靠背尚处在概念开发阶段,设计师们需要对这种带与纯新的碳纤维材料进行正确混合,并组合金属元素及紧固件,以满足吸能和安全方面的要求。
“我们最终是希望尽可能多地使用这种非编织的回收带,以及尽可能少地使用金属,从而充分发掘回收材料的用途。” Koever介绍说,一个小型示范用的座椅靠背将于2012年晚期被生产出来,而大规模的试验生产将于2013年末开始启动。在此过程中,赢创仍负责开发树脂配方,而用于带生产的机器已被订购并将安装在亚琛技术大学中。
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