汽车轻量化正在改变乘用车车辆座椅的要求。智能设计，最新制造工艺和轻质材料在每个座椅组件中都发挥着至关重要的作用。虽然目前大批量生产的座椅结构仍主要由钢制成，但轻质金属（如铝）以及复合材料（如CFRP）长期以来一直在创新项目中占有一席之地。江森自控对材料解决方案进行了比较，旨在使其系列生产座椅中使用的轻量化设计组件数量在15年内翻倍。
汽车座椅的设计趋势
座椅设计师面临的挑战从未如此多样化：轻量化设计，自动驾驶，电气化和定制化的大趋势正在扩展当前和未来车辆座椅的规格表。座椅越来越多地被要求成为多功能组件，为用户提供广泛的个人舒适选择，车辆系统的数字连接以及先进的安全技术。
此外，空间和造型自由的因素，以及使汽车制造商能够从竞争中脱颖而出的最终客户的定制选项，将在车辆内饰的未来发挥重要作用。此外，汽车企业要求其座椅供应商提供适合全球平台战略的解决方案。
江森自控现在设定10公斤作为其总重量目标，并将在未来的发展阶段使用它。例如，到2020年，通常配备的前座椅结构的重量明显小于10千克。这主要意味着在座椅制造中采用更轻量的部件。事实上，江森自控预计，为了遵守欧盟关于二氧化碳排放的限制性规定，到2030年，由轻质设计材料制成的座椅模块比例将增加三分之二。相对于今天，这代表了百分比的完全翻倍。
钢材适合规模化座椅骨架的选材
目前江森自控使用的汽车座椅材料组合主要包括各种质量的钢、塑料和复合材料。一般而言，用于大批量车辆制造的座椅结构主要由钢制成，塑料和复合材料仅用于非承重部件，例如饰面和面板。
江森自控的产品集团Recaro Automotive Seating却对这些材料有不同的使用。该公司设计和生产用于专业和半专业赛车的纯纤维增强塑料座椅已有40多年的历史。其由玻璃纤维增强塑料（GFRP）或碳纤维增强塑料（CFRP）制成的单件式赛车外壳具有显着的重量优势：Gran Turismo（GT），旅行车和俱乐部赛车的常规赛车外壳仅重6或7千克，而专业赛车外壳符合最高安全要求的同时，重量不超过15公斤。Recaro赛车外壳符合最严格的碰撞安全标准，如图1所示，在坚固性和保护性方面同时符合人体工程学。
钢应用于座椅的优势
钢铁也将继续在这条道路上发挥决定性作用。最重要的是，对于车辆座椅结构必不可少的特性组合可能使钢材在中长期内不可或缺。这里应该介绍四个钢的优势例子。
· 可用性和成本：目前，例如，由重量为1kg的CFRP制成的部件比一公斤钢的价格贵约百倍。此外，CFRP的生产能力以及全球供应商的数量仍然有限。 同样，钢板的成本约为铝板的5倍，比镁板的成本低2至3倍。在这两种情况下，制造业都更加复杂，能源需求也更大。
· 安全性：在发生碰撞时，座椅结构内的承重部件必须在特定方式的高负荷下变形并吸收冲击能量，钢材是最佳的满足要求的材料，特别是在高温下超强的品质。这尤其适用于座椅与车辆的接口，应用于座椅下部结构中，但也适用于座椅靠背调节器，其将座椅靠背连接至下部结构。当受到静态和动态载荷时，由镁，铝和非增强塑料制成的部件与钢的行为不同。当过载时，它们的失效是突然的，而在高温或低温时它们表现出明显不同的特性。
· 耐久性：与塑料相比，钢不仅在负载下具有显着更长的寿命，而且对极端温度的反应更不敏感。
· 产品开发便利性：为了采用有效的测试和模拟过程，座椅设计者需要使用材料的度量和参数。对于每种钢材质量，都有具有标准化参数的综合数据库。实际上，钢管材料数据库已在江森自控内部维护多年，并通过大量相关性研究不断补充和完善。但复合材料技术指标的才刚刚开始，诸如设计仿真的材料本构模型卡很少，江森自控已经创建了许多自己的数据库，但仍然不能满足要求。此外，在德国凯泽斯劳滕的复合材料中心，正在研究材料特定的产品开发过程，目的是对开发过程的设计和模拟元素进行彻底的标准化。
除了钢铁提供的这四个优势示例外，在标准化，大批量生产工艺，质量保证方面，尤其是大批量生产，可回收性和二氧化碳足迹方面，它也优于复合材料和大多数其他金属。
汽车座椅理想的解决方案：混合材料
作为完整座椅的开发商和供应商，江森自控正在该领域制定明确的战略路线图。一方面，在重量，空间要求，功能增强和定制方面不断改进现有车辆内饰的座椅。另一方面，该公司的座椅设计师正在为这种可能性做准备：通过引入全新技术、"智能"机制和具有集成功能的系统，未来的移动方法作为驾驶员和车辆之间的关键接口，可能从根本上改变车辆的性质从而也可以改变车辆座椅。
由于出色的重量优势，复合材料和轻质金属将在两个战略领域与钢铁一起发挥核心作用。这里的理想解决方案在于结合最好的材料 - 采用混合结构，在座椅的正确位置采用合适的材料。为此，江森自控已经开发出三种具体的解决方案。
Camisma项目（基于碳纤维、中间纤维和金属的内部结构组件采用多材料系统方法）专注于开发多材料系统大批量生产。图2所示的座椅靠背结构将钢，GFRP，CFRP羊毛和连续CFRP细丝的热塑性条带组合成多层结构。与由金属制成的座椅靠背相比，这种背部结构提供了相同的安全性，但重量减轻了40％。此外，它可以高效地使用昂贵的CFRP，因为CFRP废料从50％降低到5％以下。由在原型模具上铸造的部件组成的座椅靠背在环境温度下通过了所有必需的碰撞测试（例如，后部碰撞保护，防止移位的货物等）。
江森自控团队目前正致力于设计采用层压和涂料的座椅结构的A级表面。因此创建了一系列的应用条件。然而，存在的缺点是：开始大批量生产将需要在流程链中进行大量新投资。
铝和钢
江森自控的定制混合管轻量化设计项目研究重点的是一种由和铝制成的复合材料，如图3所示。探讨了利用铝与钢结合的重量优势来生产空心零件的可能性。这些管子采用液压成型工艺成型，而激光焊接在铝和钢之间提供了耐用接缝。由于管子可以根据特定的座椅型号进行定制，因此该过程将会节省大量材料。
在靠背组件坚固的承重设计方面也开辟了一些非常有吸引力的造型选择。在设计座椅的概念模型时，江森自控通过使用凹形轮廓而采用视觉上轻量化的设计。座椅靠背背面具有向内弯曲表面的超薄框架，旨在为后排乘客提供异常宽敞的腿部空间，同时显着增加存放空间并增强用户舒适度。
CFRP和钢铁
Recaro运动座椅平台（RSSP）是江森自控针对轻量级设计和定制的大趋势的目标响应。Recaro汽车座椅产品组因此遵循其OEM客户的平台战略，将该平台战略转移到运动座椅，并允许客户选择完整的座椅解决方案或将RSSP轻量级设计座椅改装回现有座椅子。由于Recaro与江森自控的全球生产网络相结合，Recaro能够确保全球可用性。RSSP的创新性质在于承重结构与座椅靠背内的设计外壳的分离。这允许原始设备客户根据他们自己的造型规格定制座椅，同时受益于公共部件的使用。该解决方案的另一个明显优势是其无可挑剔的典型Recaro人体工程学设计，通过靠背轮廓实现最佳地围绕并支撑乘客的背部，图4.更重要的是RSSP重量轻，尽管有更严格的安全要求：承重靠背结构主要由CFRP材料组成，而座椅外壳则采用高强度钢和所谓的有机板制造。
RSSP座椅靠背比传统结构的高金属内座椅靠背结构厚约60毫米，轻40％。这些高度节省的成果源于江森自控产品组合中轻质设计材料，材料设计和高性能座椅靠背调节器的智能组合。 同时，RSSP满足当前最高的后部和正面碰撞要求。
