Ces dernières années, les diverses exigences des gens en matière de sièges d'auto avec le développement rapide de l'industrie automobile ont continué de s'améliorer, les sièges d'auto légers, multifonctionnels, le confort et la sécurité environnementaux sont les besoins fondamentaux des gens en matière de sièges d'auto. Par conséquent, ces aspects sont progressivement devenus l’orientation principale du développement des sièges auto.

Le matériau composite à fibres longues est composé de résine et de matériau composite à fibres longues, avec une variété de caractéristiques, telles qu'une haute résistance, une faible densité, un temps de production court et facile à former, adapté à la tendance actuelle de développement des sièges d'auto, donc dans le secteur automobile l'industrie, il est progressivement devenu le matériau privilégié pour les sièges d'auto.

Aperçu des sièges auto

Les sièges d'auto sont principalement composés de quatre parties : la housse de siège, l'oreiller de siège, la mousse de siège et le squelette du siège. De plus, en raison des différents besoins du marché, certains sièges disposent également d'accoudoirs, de supports de taille ou de composants de confort liés au massage. Certains sièges disposent également d’autres fonctions de rangement comme des porte-gobelets et des tiroirs.

À l’heure actuelle, les consommateurs exigent de plus en plus de légèreté, de confort, de sécurité et d’autres aspects de la conception des sièges d’auto. Cependant, la plupart des principaux matériaux des sièges conventionnels sont des matériaux métalliques, la densité du métal est lourde et l'espace de développement pour améliorer la légèreté des sièges d'auto en optimisant uniquement la structure et la conception a été limité.

Le composite renforcé de fibres longues possède d'excellentes propriétés mécaniques et peut obtenir un effet de légèreté significatif. Par conséquent, il est progressivement appliqué dans le domaine automobile, non seulement dans la plupart des pièces simples et sans importance, mais également dans certaines pièces fonctionnelles de forme complexe, telles que le squelette du siège et le module du segment avant.

L’importance de la légèreté automobile

Le poids léger de la voiture signifie que, sur la base des performances de sécurité et de la résistance de la voiture, le poids total de la voiture est réduit au maximum, de manière à améliorer la puissance de la voiture et à réduire les émissions et consommation de carburant.

Selon des tests pertinents, la quantité de carburant de la voiture a la relation la plus directe avec le poids de la voiture elle-même : pour chaque kilo de réduction de masse de la voiture, la consommation de carburant de 100 kilomètres peut être réduite de 0,2 à 0,8 L, généralement environ 4 à 5 % de la consommation initiale. Par conséquent, à ce stade, dans le contexte d'un développement automobile favorisant progressivement la protection de l'environnement et les économies d'énergie, le poids léger de l'automobile moderne revêt une grande importance dans sa conception et son processus de fabrication.

Le siège auto est l’une des pièces les plus importantes de l’intérieur de la voiture. Selon l'enquête, le poids du siège auto représente 1 à 2 % du poids total du corps. Bien que le siège auto occupe une petite proportion du poids total du corps. Cependant, en tant que l'une des pièces les plus importantes de la voiture, sa contribution au processus d'allègement de l'ensemble de la voiture ne peut être sous-estimée.

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

En tant que capacité de charge de la voiture, le siège auto joue un rôle très important pour assurer la sécurité des personnes à bord de la voiture en cas d'accident de la route.

Par conséquent, le développement de la légèreté, du confort et de la sécurité est une tendance inévitable dans le développement des sièges auto. Le matériau composite à fibres longues présente une variété d'excellentes performances, améliore la qualité des sièges d'auto tout en réduisant sa qualité, améliore diverses performances tout en réduisant le coût.

On peut constater qu'avec le développement rapide de l'industrie automobile et l'amélioration continue du niveau technique dans le développement de matériaux composites à fibres longues, les perspectives d'application des matériaux composites à fibres longues dans les sièges d'auto seront de plus en plus larges.