可批量生產的混合汽車部件——多材料屋頂弓

今年3月，巴黎舉辦了JEC世界綜合展會。在展會上，弗勞恩霍夫研究所和他們的工業合作夥伴一起展示了如何通過協調好合作來優化批量生產的混合汽車部件：多材料屋頂。

研究人員在HyBriLight項目中已經開發出一種混合部件，這是新型創新激光工藝在輕量生產方面成功實施的一案例。這種混合組件是一種基於寶馬7系列汽車的原始部件的車頂弓。它是由纖維增強塑料支架粘合兩個金屬連接板而組成。這些部件附在底盤上。位於德國亞琛的弗勞恩霍夫激光技術研究所（ILT）已開發出一種基於激光的新型粘接工藝，它是迄今為止可以很好替代膠水和鉚釘連接的新型連接方法，主要是通過正向鎖定和粘接將塑料和金屬連接起來。

圖為多材料屋頂弓：一種可以說明減少汽車部件成本和加工時間的展覽作品（?Fraunhofer ILT）

超快脈衝激光首先在接頭金屬表面產生海綿狀的微米和納米結構。然後，用相同的工藝步驟將纖維增強塑料支架壓縮成型並接合到金屬板。這要將連接板放置在特殊的變溫模具中。聚合物熔體在隨後的壓縮成型過程中填充金屬結構。 一旦固化，塑料和金屬通過分子相互擴散形成牢固而持久的粘合。局部膠固增加了組件的剛性。然後用光纖激光器在多道工序中對部件進行修整。

德國達姆施塔特的弗勞恩霍夫研究所主要從事結構耐久性和系統可靠性的研究，該研究所已優化了這種特殊混合連接的設計。弗勞恩霍夫LBF實驗耐久性塑料業務團隊負責人Dominik Spancken說：「我們使用材料樣品分析了靜態載荷和循環載荷，用這些結果來評估部件的使用壽命，並通過實驗測試進行驗證。」

加工時間顯著減少

弗勞恩霍夫研究所和他們的工業合作夥伴的一起可以開發出一種驗證過的加工混合組件的工藝，這種混合組件的剪切強度可以接近50 MPa。為了能夠更有效地生產這種零件，研究人員使用熱塑性玻璃纖維增強尼龍基體代替碳纖維增強的複合熱固性塑料支架。研究人員使用單向碳纖維帶局部加強了屋頂彎曲部分，從而保持原有零件的剛性和穩定性，使得生產一個組件的周期約為75秒。

弗勞恩霍夫研究所塑料加工部科學家項目協調員Kira van der Straeten說：「結果值得驕傲的是，這一創新工藝與傳統工藝相比，加工時間縮短了70％，原材料成本降低了45％，並將多個工藝步驟整合到一個高度自動化的工藝中。」

文章來自kunststoffe，原文標題為Multi-Material Roof Bow Hybrid Automotive Component for Series Production，由材料科技在線團隊在線翻譯整理

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