In den letzten Jahren haben sich die unterschiedlichen Anforderungen der Menschen an Autositze mit der rasanten Entwicklung der Automobilindustrie weiter verbessert. Leichtgewicht, Multifunktionalität, Umweltkomfort und Sicherheit sind die Grundbedürfnisse der Menschen an Autositze. Daher sind diese Aspekte allmählich zur Hauptrichtung der Entwicklung von Autositzen geworden.

Langfaser-Verbundwerkstoffe bestehen aus Harz und Langfaser-Verbundwerkstoff und weisen eine Reihe von Eigenschaften auf, wie z. B. hohe Festigkeit, niedrige Dichte, kurze Produktionszeit und einfache Formbarkeit. Sie eignen sich für den aktuellen Entwicklungstrend bei Autositzen und sind daher in der Automobilindustrie nach und nach zum bevorzugten Material für Autositze geworden.

Übersicht Autositze

Autositze bestehen im Wesentlichen aus vier Teilen: Sitzbezug, Sitzkissen, Sitzschaum und Sitzskelett. Aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen des Marktes verfügen einige Sitze außerdem über Armlehnen, Lendenstützen oder Massagekomfortkomponenten. Einige Sitze verfügen außerdem über weitere Aufbewahrungsfunktionen wie Getränkehalter und Schubladen.

Heutzutage stellen Verbraucher immer höhere Ansprüche an das Design von Autositzen in puncto Leichtigkeit, Komfort, Sicherheit und andere Aspekte. Die meisten Hauptmaterialien herkömmlicher Sitze sind jedoch Metallmaterialien, die eine hohe Metalldichte aufweisen, und der Entwicklungsspielraum zur Verbesserung des Leichtgewichts von Autositzen durch Optimierung der Struktur und des Designs allein ist begrenzt.

Der langfaserverstärkte Verbundwerkstoff weist hervorragende mechanische Eigenschaften auf und kann einen erheblichen Leichtbaueffekt erzielen. Daher wird er im Automobilbereich zunehmend eingesetzt, nicht nur bei den meisten einfachen, unwichtigen Teilen, sondern auch bei einigen funktionsbezogenen Teilen mit komplexer Form, wie dem Sitzskelett und dem Frontsegmentmodul.

Die Bedeutung des automobilen Leichtbaus

Das geringe Gewicht des Fahrzeugs bedeutet, dass auf der Grundlage der garantierten Sicherheitsleistung und Robustheit das Gesamtgewicht des Fahrzeugs maximal reduziert wird, um so die Leistung des Fahrzeugs zu steigern und die Emissionen und den Kraftstoffverbrauch zu senken.

Entsprechenden Tests zufolge steht die Kraftstoffmenge eines Autos in direktem Zusammenhang mit seinem Gewicht: Pro 1 kg Gewichtsreduzierung kann der Kraftstoffverbrauch pro 100 Kilometer um 0,2 bis 0,8 Liter gesenkt werden, was normalerweise etwa 4 bis 5 % des ursprünglichen Verbrauchs entspricht. Vor dem Hintergrund einer Automobilentwicklung, die zunehmend den Umweltschutz und die Energieeinsparung fördert, ist das Leichtgewicht moderner Autos in der Konstruktion und Herstellung von großer Bedeutung.

Der Autositz ist eines der wichtigsten Teile im Innenraum des Autos. Laut Umfrage macht das Gewicht des Autositzes 1 bis 2 % des gesamten Karosseriegewichts aus. Obwohl der Autositz nur einen kleinen Anteil des Gesamtgewichts der Karosserie einnimmt. Als eines der wichtigsten Teile des Autos darf sein Beitrag zum Leichtbau des gesamten Autos jedoch nicht unterschätzt werden.

Car seat is one of the more complicated parts in the whole car design process. The design process of car seats must be considered from many aspects, such as safety, aesthetic shape, functional diversity and comfort. Only under the premise of meeting the requirements of traditional car seats can the lightweight design of car seats be implemented. While reducing the weight of the car seat, the basic performance of the car seat must be guaranteed, especially the safety of the seat. Under the influence of these requirements, the lightweight design of car seats becomes more challenging and more worthy of research.

Application of long fiber composites in automotive field

Long fiber composite materials have also developed rapidly with the rapid development of industrial economy. At this stage, long fiber composites have become one of the fastest growing industries in the reinforced plastics industry.

The application proportion of long fiber composite materials in the automotive field is large, accounting for about 33% of the total consumption, and will continue to grow with the development of the automotive industry. At present, long fiber composite materials are widely used in automotive interior, functional parts and structural parts. The use of long fiber composite materials to replace the traditional metal materials can reduce the weight of automobiles, and simplify the production process and modular production.

General Motors, one of the largest automobile manufacturers in the world, has applied long glass fiber composite materials to the cargo board of sports vehicles and light trucks. Ford is one of many leaders in the application of composite materials. Its cars use fiber-reinforced sheet plastic as a material for body insulation panels. In 2011, PP-LGF50 material was used in the driving seat of a certain model of car produced by BMW in Germany, which reduced the mass of the car seat by 63% and also increased the service life of the car seat.

The application of long fiber composite material in automobile seat

1) Improve the service life and safety of the seat
The fatigue resistance of long fiber composite material is higher and it has more matrix. Its fatigue fracture does not burst out suddenly, but slowly spreads from the matrix to the collective interface and the fiber.

Therefore, people can detect the damage of long fiber composite materials in advance, and take corresponding remedial measures in time, effectively improving the service life of the seat.

In addition to fatigue resistance, long fiber composite materials also have stable safety, if overloaded parts made of this material, the role of the car seat will not immediately disappear, but first break a small number of fibers. The load is then quickly redistributed and transferred to the undamaged fibers, so that the entire component will not be knocked down by the heavy load in a short time.

2) Reduce the vibration amplitude of the seat
There is a large damping between the interface of the long fiber composite and the matrix, and it has good vibration damping performance. When the same size and shape of long fiber composite material and metal material are tested under the same conditions, the decay time of the former is shorter than that of the latter. Therefore, the car seat using long fiber composite material effectively reduces the vibration frequency and duration of the seat.

3) Reduce seat costs
No chemical reaction is required in the processing of long fiber composite materials: the reinforced fiber is directly extruded in a predetermined direction and arranged on the matrix at the same time to form a layup structure and press it in a high-speed hydraulic press. This method not only saves the cost of buying semi-finished products and reduces the manufacturing cost, but also guarantees the fiber length and optimizes the mechanical properties of the component.

In addition, the matrix is combined with the fiber, and then the mold is heated and cured, it can be made of long fiber composite parts, and the matrix is transformed from a fluid to a solid during the production process, so the car seat made of long fiber composite materials is not easy to crack.

4) Reduce the damage of the seat at high temperature
Long fiber composite materials can achieve high temperature resistance under normal conditions. When the ordinary aluminum alloy is at high temperature, its elastic modulus will be greatly reduced. However, under the same conditions, the elastic modulus and strength of the composite reinforced with long fiber materials can remain unchanged. Because the long fiber composite has a small thermal conductivity, its high temperature resistance is better. The application of long fiber composite materials to car seats can effectively reduce the damage degree of car seats under high temperature conditions.

5) Maintain the stability of various performance of the seat
The characteristics of long fiber composites are high specific stiffness and high specific strength, and their properties have a wide range of variation. According to the different fiber material, fiber content and laying direction, the designed product strength index, flame retardant performance and elastic modulus are also different. When the long fiber composite material is stretched in one direction under a certain layup mode, the material can also be extended perpendicular to the stretching direction, which is completely different from the commonly used materials. In the design process of car seats, materials that are easy to design and can maintain stable performance should be selected. Long fiber composite materials can be flexibly designed in different shapes while maintaining the stability of all aspects of their performance.

Conclusion

Da die Ladekapazität des Autos von entscheidender Bedeutung ist, trägt der Autositz maßgeblich zur Sicherheit der Insassen bei Verkehrsunfällen bei.

Daher ist die Entwicklung von Leichtbauteilen, Komfort und Sicherheit ein unvermeidlicher Trend bei der Entwicklung von Autositzen. Langfaserverbundwerkstoffe weisen eine Vielzahl hervorragender Eigenschaften auf, verbessern die Qualität von Autositzen und senken gleichzeitig deren Qualität, verbessern verschiedene Eigenschaften und senken gleichzeitig die Kosten.

Es ist ersichtlich, dass mit der rasanten Entwicklung der Automobilindustrie und der kontinuierlichen Verbesserung des technischen Niveaus bei der Entwicklung von Langfaserverbundwerkstoffen die Anwendungsaussichten von Langfaserverbundwerkstoffen in Autositzen immer breiter werden.