Tepex améliore l'appui-tête de siège enfant avec composite renforcé avancé

Les matériaux composites thermoplastiques à fibres continues Tepex de LANXESS (Pittsburgh, Pennsylvanie, États-Unis) ont montré un potentiel pour une variété d'applications automobiles — celles que CW a couvertes récemment incluent le support pour un pilier A automobile hybride métal-composite, une coque de siège arrière automobile et un démonstrateur d'accoudoir de console centrale. Une récente étude de cas de l'entreprise ajoute la construction légère de composants de sécurité structurels à la liste.

LANXESS a récemment développé un appui-tête de siège enfant comme démonstrateur technologique pour illustrer les opportunités des matériaux sur ce marché. Le composant est produit dans un processus de moulage par injection mousse-particule composite (PCIM).

« L'insert en Tepex peut réduire le poids de l'appui-tête jusqu'à 30 % par rapport à la variante de composant produite commercialement — et avec une performance au crash comparable. Il simplifie aussi le processus de production », dit le Dr Klaus Vonberg, du groupe Tepex Automobile chez LANXESS. Tepex est développé et produit par la filiale de LANXESS, Bond-Laminates GmbH (Brilon, Allemagne).

Le démonstrateur est le résultat d'un projet de recherche transnational financé par le Ministère fédéral allemand de l'Économie et de l'Énergie dans le cadre du Programme central d'innovation pour les PME (acronyme allemand : ZIM). Y participent le Département des Structures Légères et Technologie des Polymères (SLK) de l'Université Technique de Chemnitz, Polycomb GmbH (Auengrund, Allemagne) et le fabricant de sièges enfants Avionaut (Szarlejka, Pologne).

Pour l'appui-tête, les partenaires du projet ont développé un processus de production alternatif basé sur PCIM. Pour renforcer l'appui-tête à des endroits individuels et réduire le poids, ils ont utilisé un insert personnalisé en Tepex dynalite 104-FG290(4)/47 %. Il s'agit d'un matériau composite à base de polypropylène renforcé de deux couches de rovings de fibres de verre continues. L'insert est formé en une seule opération de processus en utilisant un outil de moulage par injection à plateau tournant et sur-injecté avec un composé de polypropylène renforcé de fibres de verre courtes pour intégrer la structure de support pour l'appui-tête et le dossier. L'insert préfabriqué est ensuite sur-moussé dans un second outil en utilisant de la mousse de particules basée sur du polypropylène expansé (EPP).

L'appui-tête de référence, par contraste, est actuellement produit en série en utilisant de multiples composants individuels, selon LANXESS. La structure de support consiste en du polypropylène renforcé de fibres de verre longues. Il est assemblé avec un composant EPP moussé séparément en utilisant quatre goupilles de support en polypropylène.

« Non seulement le nouveau processus de production hautement intégré est plus économe en énergie que la procédure précédente, il résulte aussi directement en composant fini. Cela réduit le nombre total de pièces de six à un, ce qui réduit aussi les coûts de production en termes de logistique et de dépenses machines requises », dit Norbert Schramm, assistant scientifique à l'Université Technique de Chemnitz et chef du projet ZIM là-bas.

L'économie de poids avec la version actuelle du composant d'appui-tête avec fibres de verre est d'environ 26 %, bien que les participants au projet notent un potentiel pour plus. Selon Schramm, « Si un renforcement basé sur des fibres de carbone est utilisé dans le semi-produit composite et dans le matériau de moulage par injection, le résultat est un assemblage qui est presque 30 % plus léger. »

Pour le projet, le SLK a choisi les matériaux, analysé l'adhésion du composite, conçu la structure et effectué l'optimisation topologique. Polycomb a dirigé le développement et la mise en œuvre de la conception du démonstrateur, la production de prototypes et l'optimisation du concept système. Avionaut a analysé les zones de transmission de force, développé la conception et examiné le comportement au crash de l'appui-tête et du siège entier dans des tests de collision réalistes, par exemple. LANXESS a aidé les partenaires du projet à choisir les matériaux et a également assisté à des tâches telles que le développement du processus de moulage hybride.

LANXESS voit un potentiel pour Tepex et le nouveau processus dans la production de coques de transport pour nourrissons, dossiers et accoudoirs ainsi que des coques de siège pour de nouveaux concepts de sièges hautement complexes dans les voitures autonomes ou pour les sièges de confort pour navettes, VIP et bus familiaux et véhicules électriques.