德国帕德博恩大学汽车轻量化专业的研究人员已经开发出一种工艺，可以一步到位地生产由金属带和玻璃纤维垫增强热塑性塑料（GMT）支撑芯组成的弯曲负荷优化的混合承载梁。在未来，将有可能以能源和资源高效的方式生产一体化的混合结构，这种结构主要可用于航空和汽车制造。

对于承受弯曲载荷的结构，在高受力的边缘区域布置坚固和高强的金属带，对于优化材料使用是有意义的。一个由玻璃纤维垫增强热塑性塑料制成的轻量化支撑结构，带有面向负载的薄壁加劲肋和功能元件，稳定并保持金属带的距离。

因为金属带之间的区域受到的压力较小，所以，可在此区域使用玻璃纤维垫增强热塑性塑料。虽然纤维增强塑料的力学性能比金属要弱一些，但它可以灵活塑性成形，重量只有钢的五分之一。这意味着，在承受弯曲载荷时，有可能实现整个横截面的材料优化利用，这是传统的金属结构所无法比拟的。这种结构形成了特别好的弯曲性能和低重量。

这种混合结构是在汽车轻量化专业研究人员开发的新工艺中通过冲击挤压一步到位生产出来的。为此，两条金属带以一定的距离放置在空腔中并加以固定。塑化的玻璃纤维垫增强热塑性塑料被插入到金属带之间的空间。

通过进入间隔区的冲床，塑化的玻璃纤维垫增强热塑性塑料形成支撑结构，同时压在金属带的表面。然后可以将混合组件从模具中取出并安装。原地生产和材料粘合的连接是基于金属带的粘合剂涂层。

研究人员通过对制造的功能演示器进行准静态三点弯曲试验，证明了该复合材料的结构完整性和制造工艺的巨大轻量化潜力。光学测量技术被用来记录试验过程中试样的变形，以提供有关结构的破坏行为的信息。在这种情况下，结构显示了高粘合强度，因为玻璃纤维垫增强热塑性塑料结构和金属带之间的材料粘合即使在成分断裂后仍持续存在。

图片说明：汽车轻量化专业研究人员开发的实验工具，用于分析和优化混合承载梁的制造过程

文章来源：轻量化技术网