Технология сэндвич-литья с пленкой для повышенной прочности, снижения веса и себестоимости изделий

На конференции ENGEL Mobility Days 2023, проводимой в середине июня компанией ENGEL при поддержке KTM Technologies, основными темами стали инновации и устойчивое развитие. В течение двух дней эксперты отрасли обсуждали решения для создания транспортных средств будущего. В качестве международной премьеры была представлена новая технология сэндвич-литья с пленкой для производства основы сиденья для мотоцикла. Партнеры по разработке ENGEL и KTM Technologies сумели объединить повышенную прочность, более компактный дизайн, сниженный вес и низкую себестоимость изделия. Теперь данная композитная технология доступна для использования другими предприятиями.

Целью совместных разработок было создание более компактного и легкого сиденья для мотоцикла при сохранении как минимум тех же свойств изделия. «Мы используем все больше и больше электронных компонентов в транспортных средствах, для которых нужно больше места», ¬– объясняет Ханц Лохнер, руководитель отдела материалов и применений в KTM Technologies. С использованием электрического привода эта тенденция распространяется не только на двухколесные средства передвижения, но и на всю отрасль транспортных средств.

Для создания дополнительных преимуществ товара на рынке товаров массового спроса требуется экономичный производственных процесс. С этой целью ENGEL и KTM Technologies объединяют свои экспертные знания. Компания ENGEL вносит в проект свои компетенции в области технологий литья легковесных изделий и серийного производства, а KTM Technologies отвечает за концепцию и технологическую разработку продукта. Третий партнер в этом проекте ¬– производитель пресс-форм Feronyl из Бельгии.

До сих пор сиденья для мотоциклов производства KTM изготавливались исключительно литьем термопластов под давлением. Требуемая прочность достигается геометрией, например, с помощью ребер жесткости, что приводит к относительно высокой толщине изделия – до 9 мм. Чтобы уменьшить установочную площадь детали и освободить место для интеграции электроники, KTM Technologies сфокусировали свое внимание на композитных материалах и технологии производства. Так, совместно с ENGEL они разработали особо эффективный производственный процесс – сэндвич-литье с пленкой.

«При технологии сэндвич-литья с пленкой мы работаем с очень тонкими однослойными армирующими материалами, такими как пленка или ткань с полипропиленовой матрицей, которые вставляются в обе полуформы без предварительного нагрева до того, как гнездо заполняется полипропиленом» ¬– объясняет вице-президент направления автомобилестроения в ENGEL Франц Фюрендер. – Благодаря особым механическим свойствам сэндвич-структуры, мы можем достичь прочность, необходимую для сиденья мотоцикла уже с использованием однослойной UD-пленки. Это означает, что сэндвич-литье требует значительно меньше электроэнергии и более простую технологию производственной ячейки по сравнению с традиционной переработкой усиленных фиброволокнами композитных материалов. В то же время сокращаются производственные расходы».

В случае с производством сидения по данной технологии с той же прочностью необходимая установочная площадь может быть сокращена на 66 %, а вес изделия ¬– на 26 %. «Новая сэндвич-структура, в которой армирующие волокна находятся максимально далеко от нейтрального волокна, характеризуется повышенной прочностью при сокращении количества используемого волокна», – говорит Ханц Лохнер.

Другое преимущество сэндвич-технологии ¬заключается в том, что стандартные термопласты могут применяться в изделиях, подверженных высокому механическому напряжению, поскольку качество изделия определяется исключительно структурой пленки. Это также повышает рентабельность производства.

Партнеры протестировали различные материалы для литья под давлением, включая состоящий из биологического сырья и переработанный полипропилен в добавление к традиционному полипропилену из ископаемого сырья. Потенциал глобального потепления был определен для различных комбинаций материалов. По сравнению серийным производством сидений полностью из пропилена из ископаемого сырья технология сэндвич-литья сокращает потенциал глобального потепления на 27 % при использовании того же материала. Этот результат достигается только за счет сокращения материала. С полипропиленом из возобновляемых ресурсов потенциал глобального потепления сокращается на 85 %. Вес изделия был снижен в обоих случаях на 26 %. Это реализуемо за счет того, что даже очень тонкие изделия обладают высокой прочностью.

Непрерывное использование материала одного типа также способствует общему сокращению парниковых газов. В комбинации с пленками из полипропиленовой матрицы изготавливаемые изделия могут быть переработаны после истечения срока службы.

Первым делом технология сэндвич-литья с пленкой будет использована в производстве мотоциклов KTM. Кроме этого, ENGEL и KTM Technologies планируют применение технологии во многих других производствах легковесных изделий для создания транспортных средств.

В середине июня ENGEL и KTM Technologies совместно провели двухдневную конференцию Mobility Day в городах Линце и Санкт-Валентине в Австрии. Мероприятие объединило более 500 экспертов из отраслей автомобилестроения, производства индивидуальных транспортных средств и авиационной промышленности.