Tepex Aprimora Apoio de Cabeça de Cadeira Infantil com Compósito Reforçado Avançado

Materiais compósitos termoplásticos reforçados com fibra contínua Tepex da LANXESS (Pittsburgh, Pensilvânia, EUA) mostraram potencial para uma variedade de aplicações automotivas — aquelas que a CW cobriu recentemente incluem suporte para pilar A automotivo híbrido metal-compósito, estrutura de banco traseiro e demonstrador de apoio de braço de console central. Um estudo de caso recente da empresa adiciona construção leve de componentes estruturais de segurança à lista.

A LANXESS desenvolveu recentemente um apoio de cabeça de cadeira infantil como demonstrador tecnológico para ilustrar as oportunidades dos materiais neste mercado. O componente é produzido em um processo de moldagem por injeção de compósito espuma de partícula (PCIM).

"O inserto feito de Tepex pode reduzir o peso do apoio de cabeça em até 30% em comparação com a variante de componente produzida comercialmente — e com desempenho de colisão comparavelmente bom. Também simplifica o processo de produção", diz Dr. Klaus Vonberg, do Grupo Tepex Automotivo na LANXESS. O Tepex é desenvolvido e produzido pela subsidiária da LANXESS, Bond-Laminates GmbH (Brilon, Alemanha).

O demonstrador é resultado de um projeto de pesquisa transnacional financiado pelo Ministério Federal Alemão de Assuntos Econômicos e Energia como parte do Programa Central de Inovação para Pequenas e Médias Empresas (PMEs) (sigla alemã: ZIM). Participam deste programa o Departamento de Estruturas Leves e Tecnologia de Polímeros (SLK) da Universidade Técnica de Chemnitz, Polycomb GmbH (Auengrund, Alemanha) e fabricante de cadeiras infantis Avionaut (Szarlejka, Polônia).

Para o apoio de cabeça, os parceiros do projeto desenvolveram um processo de produção alternativo baseado em PCIM. Para reforçar o apoio de cabeça em pontos individuais e reduzir peso, usaram um inserto personalizado feito de Tepex dynalite 104-FG290(4)/47%. Este é um material compósito à base de polipropileno reforçado com duas camadas de rovings de fibra de vidro contínua. O inserto é conformado em uma única operação de processo usando uma ferramenta de moldagem por injeção com placa giratória e injetado posteriormente com composto de polipropileno reforçado com fibra de vidro curta para integrar a estrutura de suporte do apoio de cabeça e encosto. O inserto pré-fabricado é então espumado posteriormente em uma segunda ferramenta usando espuma de partícula baseada em polipropileno expandido (EPP).

O apoio de cabeça de referência, por outro lado, é atualmente produzido em série usando múltiplos componentes individuais, segundo a LANXESS. A estrutura de suporte consiste em polipropileno reforçado com fibra de vidro longa. É montado com um componente EPP espumado separadamente usando quatro pinos de suporte de polipropileno.

"Não apenas o novo processo de produção altamente integrado é mais eficiente energeticamente que o procedimento anterior, ele também resulta diretamente no componente acabado. Isso reduz o número total de peças de seis para um, o que também reduz custos de produção em termos de logística e gastos com máquinas", diz Norbert Schramm, assistente científico na Universidade Técnica de Chemnitz e chefe do projeto ZIM lá.

A economia de peso com a versão atual do componente de apoio de cabeça com fibra de vidro é de aproximadamente 26%, embora os participantes do projeto notem potencial para mais. Segundo Schramm, "Se um reforço baseado em fibras de carbono for usado no semiacabado compósito e no material de moldagem por injeção, o resultado é um conjunto quase 30% mais leve."

Para o projeto, o SLK escolheu os materiais, analisou a adesão do compósito, projetou a estrutura e realizou otimização de topologia. A Polycomb liderou o desenvolvimento e implementação do design do demonstrador, produção de protótipos e otimização do conceito de sistema. A Avionaut analisou as áreas de transmissão de força, desenvolveu o design e examinou o comportamento de colisão do apoio de cabeça e do assento inteiro em testes de colisão realistas, por exemplo. A LANXESS ajudou os parceiros do projeto a escolher materiais e também auxiliou em tarefas como o desenvolvimento do processo de moldagem híbrida.

A LANXESS vê potencial para o Tepex e o novo processo na produção de bebês-conforto, encostos e apoios de braço, bem como estruturas de assento para novos conceitos de assentos altamente complexos em carros autônomos ou para assentos de conforto em ônibus de traslado, VIP, familiares e veículos elétricos.