Ta technologia pozwala na systemowe połączenie zalet metali i tworzyw sztucznych. Jest stosowana od wielu lat w produkcji części samochodowych takich jak przednie części samochodów, pedalboxy i pedały hamulców. W ramach tej technologii hybrydowej jako materiał do formowania wtryskowego wykorzystuje się poliamid 6 wzmocniony włóknami szklanymi, a w charakterze metalowej wkładki – blachy stalowe lub aluminiowe. Koncern LANXESS rozszerza obecnie zastosowanie tej technologii hybrydowej o metalowe profile drążone o przekrojach okrągłych i prostokątnych.

W porównaniu do blach profile drążone wykazują się zdecydowanie większą stabilnością wymiarową, a także zwiększoną wytrzymałością na skręcanie i sztywnością – wyjaśnia Lukas Schröer, Kierownik Projektu ds. ultralekkich konstrukcji w jednostce biznesowej High Performance Materials (HPM). – Wierzymy, że ta nowa technologia hybrydowa z wykorzystaniem profilów drążonych umożliwi produkcję komponentów takich jak belki poprzeczne w samochodach, które do tej pory, przy wykorzystaniu klasycznej technologii hybrydowej łączenia tworzyw sztucznych z metalami, nie osiągały wystarczających parametrów wytrzymałościowych.

Prosty i niedrogi proces produkcyjny

Na potrzeby technologii hybrydowej z wykorzystaniem profilów drążonych koncern LANXESS opracował ekonomiczny, jednoetapowy proces, który spełnia wiele różnorodnych wymagań.

– Umieszczenie wkładek metalowych do narzędzi do formowania wtryskowego musi być możliwe płynne i w pełni automatyczne. Ze względu na proces produkcyjny te metalowe wkładki wykazują dużą tolerancję wymiarową, co może uszkodzić to narzędzie. W przypadku zbyt małych wkładek mogą pojawić się przecieki w systemie – wyjaśnia Boris Koch, specjalista ds. technologii hybrydowej w dziale rozwoju zastosowań technicznych jednostki biznesowej HPM. Dodatkowo w celu uniknięcia zapadnięcia się profilu pod wpływem wysokiego docisku przy topieniu podczas procesu formowania wtryskowego wkładka metalowa musi mieć podparcie. Kolejnym wyzwaniem było stworzenie trwałego, dobrze przylegającego połączenia między tworzywem sztucznym a metalem we wszystkich kierunkach. – Wynikiem naszych prac rozwojowych jest proces, który nadaje się do produkcji na dużą skalę, wymaga zainwestowania jedynie w standardowe formy i urządzenia do formowania wtryskowego – kontynuuje Boris Koch – oraz umożliwia osiągnięcie krótkich cyklów produkcyjnych takich jak przy standardowym formowaniu wtryskowym, a przy tym jest równie prosty jak przy zastosowaniu klasycznej technologii hybrydowej wykorzystującej blachy metalowe.

Szeroki wachlarz zastosowań

Oprócz belek poprzecznych w samochodach nowa technologia hybrydowa oferuje możliwość zastosowania jej do innych elementów konstrukcyjnych, które muszą spełniać wysokie wymogi pod względem właściwości mechanicznych.

W odniesieniu do ultralekkich części samochodowych myślimy o konstrukcji foteli, przednich części samochodów, klap bagażników i uchwytów do lusterek w ciężarówkach. Dostrzegamy jednak potencjał tej technologii również w produkcji mebli, drabin i wózków – mówi Lukas Schröer.

Koncern LANXESS oferuje niestandardowe związki poliamidowe, które mogą służyć jako materiały do formowania wtryskowego i są dostosowane do zastosowania w technologii hybrydowej wykorzystującej profile drążone.

Obejmuje to zwłaszcza odmiany o wysokiej płynności do złożonych żebrowanych konstrukcji i kształtów, a także gatunki poliamidów 6 o wysokiej zawartości włókna szklanego, które dzięki wyjątkowym właściwościom mechanicznym zapewniają nowy, wyższy poziom wytrzymałości strukturalnej komponentów hybrydowych – wyjaśnia Boris Koch.

Plany na przyszłość – wykorzystanie wkładek odlewanych i wytłaczanych

Koncern LANXESS pracuje obecnie nad poszerzeniem technologii hybrydowej o proste i konkurencyjne wkładki odlewane i wytłaczane.

W ramach nowej technologii hybrydowej można użyć nawet wkładek z profilów drążonych wykonanych ze wzmocnionych włóknem szklanym materiałów kompozytowych – zaznacza Boris Koch. – Pozwala to producentom osiągnąć dalszą oszczędność pod względem masy w produkcji masowej elementów konstrukcyjnych.