哈雷的轻量化制造迎来新发展

ThermHex Waben有限责任公司联合位于哈雷的弗劳恩霍夫材料与系统微结构研究所(IMWS)致力于新型分层夹心结构的研发

ThermHex Waben有限责任公司在哈雷(萨勒河)生产蜂窝芯,这种轻量材料越来越受到全球市场的青睐。公司携手同样位于萨勒河畔的弗劳恩霍夫材料与系统微结构研究所,致力于开发一种新型技术,有助于提高轻量制造的性能,利用分层夹心结构开拓新的应用领域。

它必不可少:飞机、汽车、船舶和集装箱的制造离不开它,轻量化材料如今应用在生活的方方面面。我们对这种材料的要求很高,首先质量必须有保证,材料特性、重量、成本之间的比例须达到最优配置。“越来越多的工业分支须为大结构件减重并降低生产成本。我们能够为此提供最合适的产品,与此同时,产品的生产还能满足环保的要求,” ThermHex Waben有限公司的总经理约亨 · 普卢格博士(Jochen Pflug)说道。这家2009年成立的企业在国际舞台上因其聚丙烯热塑蜂窝芯而声名大噪,公司利用其独一无二的生产技术,连续大批量生产这一产品。应用于高品质夹芯板和轻量化组件的蜂窝芯可满足当前欧洲商用车辆制造商的所有要求。ThermHex的夹心结构蜂窝板材将坚固性、轻量和低成本以完美比例结合在一起,特别适用于船舶的内饰、现代化的游泳池、家具制造、卡车侧壁、行李箱底板、帽架和门饰。

“流水线上诞生的好主意”

2019年上市的“Organosandwich”是带玻璃纤维聚丙烯顶盖的聚丙烯蜂窝芯,是大家眼中汽车产业的秘密武器。普卢格认为有必要在此基础上更进一步。“夹芯结构可通过注塑便捷经济地实现功能化,并在最短的生产周期内批量加工成成型的组件。”为了能随时提供创新型的高质量产品,产业伙伴时不时地输送新项目的好点子,公司则在“流水线上打磨”这些好的想法,将其化为现实。在新点子逐一化为产品和技术的过程中,ThermHex多年来一直寻求学科上的专业支持,并从2015年开始携手同样落户于哈雷(萨勒河)的弗劳恩霍夫材料与系统微结构研究所。普卢格介绍说,Organosandwich分层夹心材料的工艺开发一直深受产业的关注。

新型基础技术的开发

公司和材料与系统微结构研究所的另一个合作项目获得了欧洲研究倡议组织EUREKA的资助,研究题目是“分层六角形夹层蜂窝芯HiHex”,该项目旨在开发一种新型的基础技术。材料与系统微结构研究所的纤维复合系统评估小组组长拉尔夫·施林珀博士(Ralf Schlimper)解释说:“我们非常看好分层夹心结构,这种夹心结构的面层本身就具有夹心结构,这样一来,夹心功能原则将发挥更大效用,从而使轻量化产品具有更优的性能。”普卢格教授介绍说,热塑性的蜂窝芯目前使用在轻量化制造中,是一种高性能又经济实惠的芯材,但这种材料的机械性能存在局限性,低于制造成本较高的蜂窝芯。因此,前者往往适用于“负载较低”的应用领域,比如作为辅板或内饰组件。新项目致力于突破这一局限。施林珀解释说:“我们希望能借助分层材料来解决薄热塑蜂窝泡沫壁的低抗弯强度问题。”蜂窝泡沫壁采用蜂窝夹心结构后,将显著提高蜂窝芯的稳定性,与此同时保持原先的重量不变,或者甚至可以达到进一步的减重效果。

已获专利的泡沫壁和面层夹心架构

ThermHex和材料与系统微结构研究所还致力于另一个领域的研究:分层结构的面层有助于改善负载分布和表面质量。合作伙伴希望此类夹心结构的研究能够提供对物理性质的描述和评估。项目负责人对双方的未来发展充满信心:“我们将长期推动和协调更经济和更高性能分层夹心结构的研发工作。”新型的热塑性蜂窝结构将实现“制造的高度自动化,并能在当前制造工艺之外提供更节约材料成本的制造方式”。普卢格坚信,这种新材料将触发一场“小小的革命”,他表示:“已获专利的分层夹心制造方式改善了材料特性,特别是提高了重量相关的特性。”

举办国际专业会议

企业和研究所双方共同设立了国际纤维复合夹心结构主题会议,该会议未来每两年在萨勒河畔召开一次,此举也获得了全世界合成材料行业同仁的关注。合作双方时时都有新动向和新想法可供分享。普卢格博士说:“在夹心结构领域,我们在欧洲成功建立了领先地位,合作双方都贡献了常年的经验,并实施了不少创新项目。这类着眼于未来的前瞻性项目瞄准分层芯材和高温热塑蜂窝芯等技术,轻量化夹心结构领域的发展彰显了我们的领先地位。”施林珀表示,哈雷(萨勒河)的短途优势大有助益。“合作伙伴在地理位置上毗邻,这无疑是重要的区位优势。我们可以随时交流,推动研发工作的开展。”

作者:Manuela Bock/IMG Saxony-Anhalt