Tepex mejora el reposacabezas de asiento infantil con compuestos reforzados avanzados

Los materiales compuestos termoplásticos reforzados con fibra continua Tepex de LANXESS (Pittsburgh, Pa., EE. UU.) han mostrado potencial para una variedad de aplicaciones automotrices —las que CW ha cubierto recientemente incluyen soporte para pilar A híbrido metal-compuesto, carcasa de asiento trasero automotriz y demostrador de apoyabrazos de consola central. Un reciente caso de estudio de la empresa añade construcción ligera de componentes estructurales de seguridad a la lista.

LANXESS desarrolló recientemente un reposacabezas de asiento infantil como demostrador tecnológico para ilustrar las oportunidades de los materiales en este mercado. El componente se produce en un proceso de moldeo por inyección de espuma de partícula compuesta (PCIM).

«El inserto hecho de Tepex puede reducir el peso del reposacabezas hasta un 30% en comparación con la variante producida comercialmente —y con un rendimiento en choque comparablemente bueno. También simplifica el proceso de producción», dice Dr. Klaus Vonberg, del Grupo Tepex Automotriz en LANXESS. Tepex es desarrollado y producido por la filial de LANXESS Bond-Laminates GmbH (Brilon, Alemania).

El demostrador es resultado de un proyecto de investigación transnacional financiado por el Ministerio Federal de Asuntos Económicos y Energía de Alemania como parte del Programa Central de Innovación para Pequeñas y Medianas Empresas (PYME) (acrónimo alemán: ZIM). Participan en este programa el Departamento de Estructuras Ligeras y Tecnología de Polímeros (SLK) de la Universidad Técnica de Chemnitz, Polycomb GmbH (Auengrund, Alemania) y el fabricante de asientos infantiles Avionaut (Szarlejka, Polonia).

Para el reposacabezas, los socios del proyecto desarrollaron un proceso de producción alternativo basado en PCIM. Para reforzar el reposacabezas en lugares individuales y reducir peso, usaron un inserto personalizado de Tepex dynalite 104-FG290(4)/47%. Este es un material compuesto basado en polipropileno reforzado con dos capas de rovings de fibra de vidrio continua. El inserto se forma en una sola operación de proceso usando una herramienta de moldeo por inyección con plato giratorio e inyección trasera con un compuesto de polipropileno reforzado con fibra de vidrio corta para integrar la estructura de soporte del reposacabezas y respaldo. El inserto prefabricado se espuma trasero en una segunda herramienta usando espuma de partícula basada en polipropileno expandido (EPP).

El reposacabezas de referencia, por el contrario, se produce actualmente en serie usando múltiples componentes individuales, según LANXESS. La estructura de soporte consiste en polipropileno reforzado con fibra de vidrio larga. Se ensambla con un componente EPP espumado por separado usando cuatro pasadores de polipropileno.

«No solo el nuevo proceso de producción altamente integrado es más eficiente energéticamente que el procedimiento anterior, sino que resulta directamente en el componente acabado. Esto reduce el número total de piezas de seis a uno, lo que también reduce costes de producción en términos de logística y gasto de máquinas requerido», dice Norbert Schramm, asistente científico en la Universidad Técnica de Chemnitz y jefe del proyecto ZIM allí.

El ahorro de peso con la versión actual del componente de reposacabezas con fibra de vidrio es aproximadamente 26%, aunque los participantes del proyecto señalan potencial para más. Según Schramm, «Si se usa un refuerzo basado en fibras de carbono en el semiacabado compuesto y en el material de moldeo por inyección, el resultado es un ensamblaje casi un 30% más ligero».

Para el proyecto, SLK eligió los materiales, analizó la adhesión del compuesto, diseñó la estructura y realizó optimización topológica. Polycomb lideró el desarrollo e implementación del diseño del demostrador, producción de prototipos y optimización del concepto del sistema. Avionaut analizó las áreas de transmisión de fuerza, desarrolló el diseño y examinó el comportamiento en choque del reposacabezas y el asiento completo en pruebas de colisión realistas, por ejemplo. LANXESS ayudó a los socios a elegir materiales y también asistió en tareas como el desarrollo del proceso de moldeo híbrido.

LANXESS ve potencial para Tepex y el nuevo proceso en la producción de portabebés, respaldos y apoyabrazos, así como carcasas de asiento para nuevos conceptos de asientos altamente complejos en coches autónomos o para asientos de confort en lanzaderas, autobuses VIP y familiares y vehículos eléctricos.