欧盟ComMUnion项目创新金属-聚合物混合复合材料低成本制造 助力轻量化出行

近年因节省重量进而节约能源资源，出行与运输领域对轻量化部件需求激增。

由钢材制成并局部功能化纤维增强塑料的混合部件兼具高力学性能与低重量。适合此类结构低成本量产的制造工艺需求快速增长。欧盟研究项目“ComMUnion”中，位于德国亚琛的两家弗劳恩霍夫研究所——生产技术研究所（IPT）和激光技术研究所（ILT）——联合14家产学研合作伙伴，开发面向汽车和航空航天应用的金属与聚合物基复合材料混合轻量化设计的工业工艺与解决方案。

新型混合制造工艺基于激光纹理化与激光辅助铺带相结合。部件首先经激光预处理，形成专门开发的精确定义粗糙表面结构。该纹理表面使后续用于加强的连续纤维增强热塑性轻量化材料直接结合钢部件。结合为机械咬合，无需额外预处理或粘结促进剂（如胶粘剂）。

加强筋由纤维增强热塑性材料制成，专门适配预期载荷，经铺带工艺连接至部件。激光在连接区局部加热热塑性预浸带至钢件，基体熔融流入激光纹理化型腔。熔体固化后，嵌入单向纤维的预浸带粘附于钢件粗糙表面。

组合工艺适配量产

结合两大激光工艺优势在需局部提升力学性能而不显著增重时凸显。工艺特别适合量产，因铺带后无需固化等后处理步骤即可固结材料。此外，精准局部加热减少连接两材料时的变形与残余应力。弗劳恩霍夫ILT开发的激光纹理化工艺可在需要纹理的精确位置以可复现方式施加于金属表面。激光无刀具磨损。

首个混合车身部件演示件已完成

研究合作伙伴现完成首个高强钢与单向纤维增强热塑性预浸带制成的演示件，以验证工艺适用性作为概念验证：弗劳恩霍夫ILT的Kira van der Straeten和弗劳恩霍夫IPT的Tido Peters在ComMUnion项目框架下制造了混合轻量化摇臂面板——汽车行业车身部件，测试证明工艺组合功能。

项目合作伙伴于2019年3月12-14日在巴黎JEC World轻量化展览会“Composites in Action Area”（由AZL组织）向专业观众展示该部件。

“ComMUnion”项目获欧盟“地平线2020”研究创新计划资助，资助协议编号680567。

混合汽车摇臂面板局部经激光辅助铺带功能化。来源：ComMUnion弗劳恩霍夫IPT

ComMUnion研究项目欧洲合作伙伴

• Aciturri Engineering SL，西班牙
• AFPT GmbH，德国
• Aimen Technology Centre，西班牙（协调方）
• Autotech Engineering, AIE，Gestamp集团旗下，西班牙
• CASP S.A.，希腊
• ESI Group，法国
• Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT，德国
• Fraunhofer Institute for Production Technology IPT，德国
• Laboratory for Manufacturing Systems and Automation (LMS) — University of Patras，希腊
• Lunovu GmbH，德国
• Missler Software，法国
• Motofil Robotics, S.A.，葡萄牙
• New Infrared Technologies SL，西班牙
• Philips Photonics GmbH，德国
• Tecnatom S.A.，西班牙
• Universidade de Coimbra，葡萄牙

更多信息联系：

kira.van.der.straeten@ilt.fraunhofer.de 或 malena.schulz@ipt.fraunhofer.de

本文由CompositesWorld与AZL Aachen GmbH媒体合作提供。