一個創新項目，對汽車行業和新興市場（如超級跑車和空中出租車）具有潛力，將使用先進的生產技術，對汽車座椅進行結構調整，并僅根據需求在正確的位置使用它們正確的材料并產生結果很快。通過使用仿真驅動的設計方法，敏捷的項目管理方法以及參與公司之間的緊密合作和系統集成，開發了金屬復合超輕型汽車座椅原型。從設計到制造，每月只有7次。創造更好的座椅許多德國公司已經合作采用一種組合技術來進行Ultra Leichtbausitz（ULBS）超輕座椅的可行性研究。

該項目的愿景是創造一種超輕型座椅概念，從而在重量優化方面引領市場。 Csi entwicklungstechnik GmbH（簡稱csi），Alba Tooling＆Engineering（簡稱Alba）和Automotive Management Consulting（簡稱AMC）是創始公司，它們與Covestro，LBK Fertigung，Robert Hofmann和3D | Technology |進行了合作。核心原型座椅概念。該聯合項目最終開發出了重量略多于10千克的原型座椅，包括坐墊，結構框架，功能插件和座椅控制裝置，使之易于安裝在汽車上。該座椅比市場上同類輕便座椅輕20％，其中許多是后市場座椅。 ULBS項目負責人和CSI公司負責輕量化設計的負責人Stefan Herrmann表示，目前市場上沒有低于12kg的重量競爭席位。 “直接比較通常不是一對一的，因為后座的重量定義通常不包括座椅控制。”赫爾曼說：“而且，與等重的座椅相比，ULBS座椅更舒適。它更高。現有的座椅，通常是桶形座椅，盡管重量很輕，但還是不太舒適，或者傳統的超級運動座椅，它們通常很輕。 “ ULBS項目使用了多種創新技術，其中，基于xFK的3D處理技術中的纖維粗紗骨架結構起著最重要的作用。這項屢獲殊榮的連續纖維粗紗沉積技術的最根本優勢是：?設計自由； ?具有通過模擬和材料優化沿負載精確放置纖維的能力； ?簡單，低成本且無浪費涂覆纖維材料。

為了在這種框架結構中進行負載轉移，使用了3D打印部件：在最大負載區域（例如靠背），座椅使用了高強度，高模量的不銹鋼3D打印結構;在較低的負載區域中，鋁制3D打印部件。該項目基于AMC提出的想法。一家專門從事汽車白車身結構和汽車內外飾件生產的工程公司，負責碳纖維增強聚合物（CFRP）和增材制造，負責項目的監督和協調。 csi負責數字處理鏈領域的工作包，包括建模，工程設計，表面設計，CAE仿真，拓撲仿真，驗證仿真和項目的虛擬確認。 ULBS項目之所以引人注目，不僅是因為使用了創新的材料和創新的生產方法，而且還包括了在短短7個月的合作伙伴之間的緊密合作下，利用新的組件設計開發復雜組件的能力。繞組骨架在ULBS項目中，減肥主要是通過使用AMC的xFK in 3D技術實現了一種高度靈活，可配置，低成本且可持續的纖維復合技術，用于纏繞部件。 3D中的xFK已應用于許多行業和市場領域的各種產品中。在2018年JEC世界博覽會上，西格里集團展示了一些用這種技術制成的汽車和自行車零件。與相應的鋁產品相比，AMC開發的碳纖維自行車鏈節減輕了70％的重量。 3D工藝中的xFK使用浸漬有熱固性樹脂的連續纖維以無浪費的方式纏繞承重結構。浸漬有環氧樹脂的纖維粗紗纏繞在固定裝置或纏繞套管上，以便對纖維進行特殊布置，以匹配每個組件的負載和所需功能。 “ xFK在3D中的一個重要優點是，它消除了荷載傳遞過程中的弱點，并將荷載引入結構中。” Herrmann解釋說，薄弱點通常不會出現在結構的連續體中，而是將載荷引入到結構區域中，特別是在相鄰的零部件連接到結構的地方。

 3D技術中的xFK支持跨連接的負載轉移，從而使光纖可以根據所需的零件功能和負載條件進行對齊，并以三個維度進行制造。纖維纏繞工藝還帶來了其他好處-有助于最大程度地減少材料浪費，浪費的纖維粗紗少于1％。在咨詢了AMC技術負責人Clause Georg Bayreuther博士之后，csi認識到xFK在3D技術方面的優勢，并設計了要制造的ULBS座椅框架。 Alba制造用于CFRP座椅框架的模具并提供工程支持。雖然座位椅子框架由碳纖維制成，但是天然纖維和玄武巖纖維也是不錯的選擇。混合材料結構除了骨架，ULBS座椅原型還包括其他一些新的創新。阿爾巴為座椅泡沫提供了模具，工具，工程和制造支持，并實施了座椅組裝。纖維絨墊層覆蓋在座椅的CFRP框架上，然后覆蓋3D打印的PUR泡沫。坐墊由傳統泡沫材料制成。通過應用3D |由于座椅靠背的靠背殼結構，重量進一步減輕。 3D | CORE是層內增強芯（IRC）材料，它是單塊蜂窩形式的擠出聚苯乙烯（XPS）和聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）泡沫芯。結構化夾芯。在復合零件的生產過程中，蜂窩狀結構填充有樹脂，因此層內強度極高。 3D |將芯放置在兩層玻璃纖維之間以創建預成型件，然后使用真空輔助樹脂傳遞模塑（VA-RTM）工藝將其填充到熱塑性環氧樹脂中。科思創提供了其DisPErcoll粘合劑，用作纖維絨墊和3D打印后墊的粘合劑。根據Herrmann的說法，Dispercoll粘合劑的機械性能可確保良好的耐磨性，這非常重要，因為墊片和骨架之間的表面接觸會導致墊片磨損。 “如果您使用單根纖維粗紗，將其放在織物中時，會在CFRP硬質部件和天鵝絨墊之間造成很小的運動，這會在座椅框架部件和織物之間產生摩擦，并最終破壞織物面料”赫爾曼解釋道。傳統的座椅通常具有較大的表面積來支撐坐墊，但使用xFK用3D技術制成的骨架結構具有較小的接觸表面積。 Herrmann補充說：“當3D結構中的xFK驅動羊毛織物時，必須使用一種特殊且耐用的粘合劑，而這正是Dispercoll粘合劑所能提供的。”科思創還提供了世界上第一個3D打印坐墊。

盡管傳統的靠背通常是用泡沫塑料模制而成的，但從美觀，功能集成和舒適性方面考慮，由TPU制成的3D打印的靠背墊進一步增強了ULBS座椅。靈活性和適應性。未來的座椅ULBS項目實現了多個目標。該項目產生的概念盡管尚未投放市場，但有潛力服務于許多細分市場，例如超級跑車，空中出租車，超輕型汽車，微型汽車，直升機，多翼飛機和航空。不可否認的是，盡管ULBS項目比批量生產的汽車座椅貴，但它已經證明了多種減少浪費，從而降低材料成本的技術。與其他碳纖維技術相比，3D中的xFK產生的廢物極少。實際上，整個項目旨在使用最少的資源和最少的必要材料。 ULBS還提供了使用可再生，可持續資源的可能性，例如在框架，坐墊和織物中使用天然纖維。更重要的是，該項目演示了公司如何通過簡短而靈活的協作縮短新產品的上市時間。這也是使用設計思想成功地將產品從概念轉變為硬件原型的一個很好的例子，它著眼于功能需求并關注未來的應用和可持續發展目標。