一种结合了纤维增强材料的应用，铺设和堆叠的设计方法，以及集成成型和注塑成型工艺的新型优化方法。
纤维增强塑料（FRP）是由用纤维（如玻璃纤维和碳纤维）增强的聚合物基质（热塑或热固性）组成的复合材料。FRP在几个行业，如航空航天，汽车，建设和国防里得到普遍应用。但是用热固性或用短纤维增强的热塑性塑料制成的常规FRP对于一些在汽车上的应用（如汽车座椅的制造）来说并不适合（就成本，重量，性能和循环时间而言）。
有着更高机械性能和成本效益（如铝）的材料是一种替代普通FRP的理想方案。这样的材料——如热塑性塑料——用注射成型和热成型加工时也更容易和快速。迄今为止典型的做法是用机织FRP加固制造的部件。但是在大多数情况下这种方法会使重量过大，耗材过多以及过分满足需求（即局部刚度级别太高）。
我们在HBW-Gubesch的团队与几个合作伙伴（即，赢创，江森自控，东邦）已经开发出一种新方法来降低重量以及减少生产过程中的材耗。我们能够通过以下表述的一组设计规则，用合适的适量材料以适当的处理来制作复合材料部件，达到减少重量和节约材料的目的。对于这个特定的项目，我们使用有效的材料（即具有高弹性模量值的材料，例如用纤维增强的热塑性塑料带），设计方法（即铺设和堆叠热塑性塑料带或其局部增强的部分），并处理（即成型和注射组合）。尽管该项目的这三部分本身不是新的，我们的组合和优化方法却是新颖的和独特的。因此，我们使用我们的新方法设计的局部加固和负载优化的座椅结构（见图1）被称为CompoSeat。
图1. CompoSeat拼焊板的有效材料配置。座椅承载低负载的区域（如背面板）由非织造碳纤维（CF）制成。但受到高负载的区域可以用专门设计的碳纤维单向带局部增强。相同并因此相兼容的基质材料聚酰胺12（PA12）用于座椅加强肋板的注射成型以及带和非织造体系。这意味着不同的部件之间有着良好的粘附性。
为创造CompoSeat我们与赢创合作开发一种新的有效的聚酰胺12（PA12）作为基质的碳纤维单向带。此外，赢创开发了一种可用于非高应力区域的新型碳纤维非织造PA12体系。带和非织造体系的片材经过预浸渍在原位聚合中使用，其优化了纤维体系的粘附性。但是我们不使纤维浸渍入热压下的基质体系。
对于我们的CompoSeat的设计，我们把有效PA12碳纤维材料置于座位承受高负载的区域，同时我们也用兼容短纤维增强材料进行局部增强。我们将带堆叠至最大七层。每一层有不同的取向以使负载可从几个方向转移和吸收。座位受到低负载的区域用PA12碳纤维非织造体系制成。这种设计意味着高应力下的碳纤维带主要位于枕梁（围绕所述座椅产生的一个接近U形的结构）的一侧，而该非织造体系覆盖了所有的座椅结构空间。我们使用了SprilForm项目在同一模具中使非织造和带片成型。在这个项目中用过模制镶嵌金属然后整合来固定座椅结构。我们还设计了附加勒来加强和加固座椅。
完成CompoSeat的设计后，我们得到了三维部分的结果和经过堆叠的带和非织造体系的二维叠层（见图2）。这样就可以通过使用自动铺带过程和随后的切割制造这种叠层以得到正确的形状。这个过程的结果是得到一个拼焊复合板。因此制造最后的CompoSeat的全过程是几个单独过程的集成和组合。
图2. 通过配置有效碳纤维PA12材料来制成拼焊板的过程示意图。首先是一个自动带铺设（ATL）过程用于生产叠层的碳纤维PA12带和非织造片材。接下来的三维设计用于得到二维叠层。最后是一个水刀系统，用于生产所配置的预产品拼焊板，用于制造CompoSeat的最后一部分。
首先，我们将金属嵌件放入标准直立式注塑机上的模具中。同时，我们在对流烘箱中对拼焊板进行加热。一旦达到正确的工艺温度，我们用配备有针夹持器处理系统的六轴机器人将其转移到模具中。然后我们将拼焊板铺设在模具上，闭合模具以形成片材。在接下来的步骤中，我们将热熔体注入到同一模具中以形成肋和过模制金属嵌件（即形封闭）。我们用于注射成型以及带和非织造元件的是相同的材料（PA12）。因此，我们可以实现在不同部分之间有良好的粘附性（材料闭合）。我们冷却部件，完成全过程。那么一个可以现成使用的部件在90秒后就弹出来了。
我们现在已经设计并制造了一种适合汽车应用的新型座椅。我们使用了一种新技术，结合和优化轻质材料，轻量设计以及合适的处理。因此相比钢座椅我们达到了40%的重量减轻。我们采用了具有成本效益的材料，也意味着我们达到了成本节约的目标（即每公斤可以至少节约€5）。此外，我们的周期缩短，可以在约90秒内生产一个完成的部件。目前，我们正在与一些行业合作伙伴，包括原始设备制造商，把我们的CompoSeat技术推向市场。我们正在分析汽车内很好地适合于我们技术并允许金属部件被替换的结构和半结构件。我们也将继续研究连接金属和FRP的新解决方案。
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