關于復合材料碰撞吸能盒的概念分析
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EPIKOTE/EPIKURE 樹脂系統(tǒng)及內部脫模劑HELOXY 添加劑112 一直用于在較高的生產速度下制造第一個系列的碰撞錐體。在120℃下，該系統(tǒng)能夠在5 分鐘內完全固化，并且能夠達到1,000 個零件/ 天的生產速度目標，因此實現(xiàn)了一種在成本上可行的解決方案。
目前正在開發(fā)一種新的熱潛快速固化增強型環(huán)氧樹脂系統(tǒng)，以改進沖擊性能。
來自索爾維集團（Solvay） 的PA6 Evolite 是一種聚酰胺基基體，適用于連續(xù)玻璃或CF 復合材料。它增強了浸漬能力， 這是由高分子化合物的高流動性產生的。
在該研究框架下，已經進行了大量碰撞試驗。
結果顯示，隨著偏角減少，軸向碰撞性能略微提高。與此相反，對于15°偏軸， 在45°偏角下可實現(xiàn)更好的性能。這可能與環(huán)箍剛度增強具有關聯(lián)性，其在發(fā)生離軸碰撞的情況下穩(wěn)定了破碎模式。在所有這些測試中，碰撞模式以破碎為主。
當使用低成本的重質纖維束時，軸向和離軸碰撞性能會下降。性能差距為25% 左右，這大約是不同纖維之間的價格差距。在所有這些測試中，碰撞模式以破碎為主。
快速固化型環(huán)氧樹脂提供的性能水平與180℃航空級環(huán)氧樹脂的相同。當使用經過增韌的非商業(yè)快速固化環(huán)氧樹脂級別時，則獲取了更高的性能。同時，該級別的環(huán)氧樹脂還提供富有吸引力的破碎模式，是纖維與基體破碎之間的良好折衷。
相比所測試的環(huán)氧系統(tǒng)，流體TP PA 提供的性能略低。很顯然，由于PA 零件呈現(xiàn)干纖維結構域，因此需要調整工藝條件，這可能是效果降低的原因。所觀察到的破碎模式是不同的，因為熱塑性材料折疊和限制了碳纖維的斷裂。目前仍在評估其他類型的熱塑性材料對于這種碰撞吸能盒的適用性。
對于流程優(yōu)化問題，目前已經評估了纖維扭曲對復合材料碰撞性能的影響。纖維扭曲在促進紡織流程方面可能是有用的，但需要評估其對材料性能的影響。關于耐撞性，研究已經發(fā)現(xiàn)，扭曲并不影響測試結果。有關圓柱形編織管的測試也推斷出同樣的結論。
未來的可能性
法國機械工業(yè)技術中心（Cetim） 及其合作伙伴邁騰特種化學品公司（Momentive）向汽車設計師提出了一種基于錐形設計的復合材料碰撞吸能盒。他們進行了一項制造研究，其結果表明，僅采用一臺編織機、一臺標準雙組分RTM 壓力機、一件允許同時注射9 個碰撞吸能盒零件的注射工具以及一套快速固化環(huán)氧系統(tǒng)，每天生產1000 個零件的方案是可行的。每個零件的成本應該是10 歐元左右。
錐形碰撞吸能盒概念容易適應當前的汽車設計，有助于車輛白車身的輕量化——相比目前的鋼材零件，可減輕66% 的重量。此外，所獲取的特定碰撞性能也是傳統(tǒng)鋼材零件的三倍。
復合材料的研究策略專注于新工藝的開發(fā)，以確保汽車行業(yè)能夠更輕松的使用熱固性材料和熱塑性材料。這項研究取得了快速固化型環(huán)氧材料與高性能航天環(huán)氧材料及碳纖維復合材料之間的比較結果。由RTM 首次加工的PA 提供的性能比所測試的環(huán)氧系統(tǒng)略低。
未來還可以展開進一步的研究，以改進兩個塑料系列的研究結果（改性環(huán)氧樹脂、預成型體的質量、增強的纖維部分、纖維/ 基體的粘附性、較少的孔隙度等）， 從而開啟未來許多開發(fā)的可能性，以提升定制化復合材料的性能。另外，還需要與紡織品制造商開展研發(fā)合作，以找到更好的方法，確保以更低的成本生產出具有更高性能的預成型體。(end)
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