FuPro研究項目開發(fā)了一種新的大批量生產(chǎn)工藝，可以生產(chǎn)出由復合材料空心型材、有機板材、注塑模塑料和金屬嵌件構(gòu)成的多組件結(jié)構(gòu)，從而形成了一個高度自動化的工藝鏈。該工藝過程涉及在空心型材的固結(jié)過程中進行混合紗的編織和預成型，直至二次成型并與有機板材相結(jié)合。
FuPro研究項目開發(fā)了一種從紗線加工開始直到生產(chǎn)出汽車部件的連續(xù)的生產(chǎn)工藝：
★ 首先，采用一種新型的并排混合紗線（GF/PA6）和精細的編織技術(shù)生產(chǎn)連續(xù)的軟管；
★ 然后，在特別開發(fā)的完全自動化的預成型工藝中，卷起料卷、展開并切割成所需要的長度，鋪疊成多層預成型件并拉到吹塑薄膜上；
★ 在隨后的固結(jié)步驟中，預成型件在變溫模具中得到快速加熱和冷卻。在吹膜上施加壓縮空氣，預成型件浸漬形成型腔的三維形狀。
這種薄壁的固結(jié)模具經(jīng)3D打印制成，它允許溫度沿表面均勻分布且熱質(zhì)量低。
一種集成了熱回收裝置的新型油溫系統(tǒng)（oil tempering system）在固結(jié)過程中實現(xiàn)了高溫梯度和低能耗。
通過向模具中埋入其他的金屬嵌件或復合材料補片，即可在型材上成型出載荷引入元件。
這種固結(jié)的空心型材與有機板材結(jié)合后，再采用注塑成型技術(shù)對其進行二次成型。
由于注塑成型過程中的壓力較高，必須確?？招男筒姆€(wěn)定，為此而開發(fā)了兩種不同的方法：
★ 一種是基于粒子的穩(wěn)定方法，它投資成本較低，尤其適合小批量的生產(chǎn)；
★ 針對大批量的生產(chǎn)，則開發(fā)了一種適用的液壓成型技術(shù)來保持型材穩(wěn)定。
總之，這項新工藝為大批量的輕量化應用實現(xiàn)了集空心型材、曲面有機板和復雜肋結(jié)構(gòu)于一體的復合材料設(shè)計。通過生產(chǎn)一種集成有安全帶的座椅靠背，這項工藝得到了證明。
FuPro座椅靠背示范件的設(shè)計：在一個一體化的輕量化結(jié)構(gòu)中整合了復合材料的空心型材、有機板材和注塑成型件
新工藝帶來的價值
FuPro座椅靠背示范件表明，與現(xiàn)有技術(shù)相比，這項新工藝及所具有的設(shè)計可能性具有真正的優(yōu)勢。相比傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，它減輕了大約30%的重量，而且一個單獨的集成部件就取代了以往的10個沖壓彎曲件和一個塑料支架。
由于可以集成螺栓、卡扣等，使得大量的附加裝配元素被省略。
雖然該部件的成本比鋼結(jié)構(gòu)的略高一點，但功能的高度集成卻大大降低了項目投資成本，特別是取消了沖孔和彎曲模具、連接工藝和過時的防腐處理過程。
就總成本而言，目前這項新工藝在中、小批量的生產(chǎn)中是有利可盈的。
總之，這項創(chuàng)新工藝帶來的主要優(yōu)勢包括：
★ 復合材料實現(xiàn)了新的設(shè)計可能；
★ 重量明顯降低；
★ 可以實現(xiàn)大批量的自動化生產(chǎn)；
★ 高度的功能集成；
★ 項目投資的顯著降低。
傳統(tǒng)的鋼座椅靠背與復合材料示范件結(jié)構(gòu)的比較
為確保所有的技術(shù)提高到一定的成熟度（TRL），該項目研究分為兩個階段：
★ 第一階段是以普通的曲面原型結(jié)構(gòu)作為示范，建立了技術(shù)和設(shè)計可能性的廣泛知識庫，一大重點是實現(xiàn)柔性編織軟管的自動化操作并將它們加工成多層預成型件。
基于實驗室規(guī)模的試驗，開發(fā)了一個典型的預成型工位，用于開展空心型材的半自動化生產(chǎn)試驗。
同時，還首次將3D打印的模具用于變溫固結(jié)成型，并對高達300℃下的加工性能進行了詳細分析，這兩個變量的穩(wěn)定性也首次得到了測試。
通過在原型件上進行力學試驗，獲得了有關(guān)混合結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性能經(jīng)驗，特別是空心型材、有機板材和注塑配混料之間的粘接性。
★ 第二階段，利用這些知識開發(fā)出一種示范結(jié)構(gòu)以及相應的工業(yè)化程度的工藝鏈。這樣，就為每個生產(chǎn)步驟提供了高度自動化的解決方案。該座椅靠背示范結(jié)構(gòu)在實際條件下得到了設(shè)計、仿真、制造和成功的測試。
集成了安全帶的FuPro座椅靠背正在進行碰撞試驗
最終，該項目開發(fā)的所有技術(shù)至少有5項達到了技術(shù)成熟度。參與該項目的所有合作伙伴都期待著FuPro技術(shù)能夠盡快進入批量應用。目前，單一的技術(shù)已實現(xiàn)批量應用，比如，混合紗線、加熱系統(tǒng)（tempering system）和3D打印的固結(jié)模具。
這項創(chuàng)新對環(huán)境的影響
從混合紗開始，整個FuPro工藝極其高效。
開發(fā)的自動化預成型工藝具有過程控制和對材料不均勻性高度寬容的特點，因此廢品率幾乎為零。
這種混合紗構(gòu)成本身就能實現(xiàn)基體材料對增強材料的快速、低壓浸漬。
具有能量回收裝置的油溫系統(tǒng)結(jié)合3D打印的模具，顯著降低了變溫固結(jié)過程所需要的熱能。
基于高度的結(jié)構(gòu)整合，額外的連接過程被取消，從而減少了對粘合劑或其他粘接劑的需要。
由于整個結(jié)構(gòu)由玻璃纖維/聚酰胺6構(gòu)成，因而確保了高度的可回收性。
在注塑成型步驟中，可以使用從生產(chǎn)廢料回收的散料。此外，塑料的使用不再需要額外的防腐處理（陰極浸涂），從而減少了對化學品的使用并降低了能耗。
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