Dzięki zastosowaniu termoplastycznych materiałów kompozytowych wzmacnianych włóknami ciągłymi można zaprojektować części strukturalne o dużej powierzchni w taki sposób, aby miały bardzo cienkie ścianki i niską wagę. Takie części mogę spełniać wiele różnych funkcji, jak pokazuje to nowy modułowy stelaż o grubości zaledwie jednego milimetra, przeznaczony do kabrioletu Mercedes-Benz klasy S. Część ta jest wyposażona w różnorodne kontrolery. Stelaż jest wytwarzany w procesie hybrydowego formowania wtryskowego z półproduktu Tepex dynalite 102 RG600(2)/47 proc., czyli kompozytu poliamidu 6 wzmocnionego ciągłymi włóknami szklanymi, który jest produkowany przez Bond-Laminates GmbH, spółkę zależną koncernu Lanxess z siedzibą w niemieckim mieście Brilon.- W rezultacie otrzymujemy komponent, który waży około 50 proc. mniej niż jego aluminiowy poprzednik - mówi Julian Haspel, kierownik ds. kluczowych klientów w koncernie Lanxess. - Ponadto niska masa i integracja różnych funkcji ułatwiają montaż, co przekłada się na dodatkowe oszczędności.
Modułowy stelaż mierzy 0,5 x 0,5 m i jest montowany pod bagażnikiem. Został opracowany przez Mercedes-Benz Cars Development wraz z kilkoma partnerami. Koncern Lanxess opracował koncepcję mechanicznej konstrukcji tej części i sprawdził różne scenariusze obciążenia. Producent modułowego stelaża, Pöppelmann Kunststofftechnik GmbH & Co. KG, był odpowiedzialny za rozwiązania z zakresu inżynierii szczegółowej takie jak integracja funkcji, opracowanie w pełni automatycznego, jednoetapowego procesu hybrydowego formowania wtryskowego oraz pozyskanie zatwierdzeń dla części. Forma została wykonana przez Georg Kaufmann Formenbau AG.
- Stelaż mógłby zostać wyprodukowany w ramach prostego procesu formowania wtryskowego - mówi Haspel. - Ze względu jednak na dużą powierzchnię, musiałby mieć grubsze ścianki, aby ciśnienie wtryskiwania było odpowiednio niskie. Chociaż i tak osiągnięto by znaczne zmniejszenie wagi w porównaniu do części wykonanej z aluminium, istniała możliwość uzyskania jeszcze lepszego wyniku.
W związku z tym do produkcji jeszcze lżejszej części zdecydowano się na wykorzystanie procesu hybrydowego formowania wtryskowego. Konieczne są do tego preformy z materiału Tepex dynalite, które są podgrzewane, uplastyczniane i formowane w ramach jednoetapowego procesu, a następnie obtryskiwane materiałem Durethan BKV 30 H2.0, czyli poliamidem 6 wzmocnionym włóknami szklanymi, produkowanym przez koncern Lanxess.
- Pomimo jej rozmiaru gorącą i miękką preformę można przenosić w sposób bezpieczny i w odpowiedni sposób umieścić ją w formie. Zapewnia to stabilny proces produkcji - podkreśla Gregor Efes, specjalista ds. komponentów strukturalnych w koncernie Lanxess.
Proces formowania hybrydowego umożliwia wykorzystanie korzyści płynących z zastosowania formowania wtryskowego. Na przykład, wszelkie otwory do mocowania, zaciski, żebra wzmacniające czy prowadnice mogą zostać uformowane wraz z częścią, jako jej integralne elementy.
- Zaciski ułatwiają montaż, bo eliminują połączenia śrubowe, które w przeciwnym przypadku byłyby konieczne do zainstalowania kontrolerów - wyjaśnia Gregor Efes.
Po udanym zakończeniu tego projektu koncern Lanxess pracuje obecnie z innymi dostawcami komponentów i producentami samochodów nad realizacją dodatkowych stelaży modułowych o dużej powierzchni, wytwarzanych z materiałów kompozytowych.
- Dzięki jego wysokiej sztywności, wytrzymałości i dobrym właściwościom w zakresie drapowania, najprawdopodobniej będzie można wykorzystać materiał Tepex do produkcji uchwytów mocujących, które mają skomplikowany kształt ze względu na ograniczoną przestrzeń przeznaczoną na instalację - mówi Gregor Efes.
W tym kontekście, części wykonane w całości z tworzyw sztucznych zapewniają dodatkową przewagę w postaci dobrych właściwości tłumienia (właściwości NVH, czyli dotyczące hałasu, drgań i innych uciążliwych czynników).
