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川崎重工業(yè)向日本四國旅客鐵道公司(以下稱JR四國)交付了4 臺采用碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料(CFRP)彈簧的鐵道車輛轉(zhuǎn)向架“efWING”。JR四國將在已有的兩節(jié)編組的121系近郊型直流電車上,為兩節(jié)車廂各配備兩臺該轉(zhuǎn)向架,并對車輛實(shí)施更新,將在2016年6月以后作為7200系近郊型直流電車在高松至伊予西條線和多度津至琴平線上投入運(yùn)營。
新型轉(zhuǎn)向架將部分框架的材料從鋼換成了CFRP。此外,原來的轉(zhuǎn)向架利用與鋼制側(cè)梁分離獨(dú)立的螺旋彈簧發(fā)揮懸掛作用,而新轉(zhuǎn)向架則將側(cè)梁與螺旋彈簧的功能整合到了弓形CFRP彈簧中。這樣可大幅輕減轉(zhuǎn)向架的質(zhì)量,降低能源成本。
另外,CFRP彈簧還可使整個(gè)轉(zhuǎn)向架產(chǎn)生撓曲效應(yīng),使各個(gè)車輪施加給鐵軌的力保持穩(wěn)定,從而提高乘坐舒適性。在曲線及線路不正的鐵軌上行駛時(shí),可抑制車輪向鐵軌傳遞的垂向負(fù)荷減少的“輪重減載”現(xiàn)象,因此還具有不易脫軌的效果。JR四國于2016年2~4月在高松至伊予西條線上使用該轉(zhuǎn)向架進(jìn)行了行駛試驗(yàn)。試驗(yàn)證實(shí),行駛安全性和乘坐舒適性均得到改善。
先進(jìn)織物制造商英國Sigmatex公司與自行車制造商Orro共同開發(fā)新一代高端自行車。Orro的公司目標(biāo)是為高端客戶生產(chǎn)性能優(yōu)異和外觀時(shí)尚的自行車,并為此采用了最先進(jìn)的高性能材料。由此打造的旗艦品牌Gold Signature甚至可以按客戶需求進(jìn)行噴繪。
Gold Signature大量采用了Sigmatex公司提供的創(chuàng)新性碳纖維寬展布(Spread Tow)產(chǎn)品Sigma ST,以達(dá)成對質(zhì)量和強(qiáng)度的設(shè)計(jì)要求。Orro合作方負(fù)責(zé)人Adam Glew表示,有英國頂尖的碳纖維織物制造商的加盟,Orro必定站立在自行車行業(yè)創(chuàng)新的最前沿。
Sigmatex方面稱,Sigma ST是一種創(chuàng)新的碳纖維織物,以質(zhì)量輕、力學(xué)性能優(yōu)異而優(yōu)于傳統(tǒng)織物。質(zhì)量比傳統(tǒng)碳纖維織物輕20%,比強(qiáng)度也更加優(yōu)異,尤其適用于對強(qiáng)度、剛度和質(zhì)量都有較高要求的應(yīng)用領(lǐng)域。
美國國防部正在為美軍研發(fā)下一代垂直起降作戰(zhàn)飛機(jī)(VTOL),用以替代即將退役的UH-60黑鷹直升機(jī)。貝爾公司生產(chǎn)的V-280型直升機(jī)被納入考量。該機(jī)型在旋翼、機(jī)艙和機(jī)尾部分大量采用了碳纖維復(fù)合材料。
V-280的研發(fā)過程集結(jié)了11 家合作伙伴,進(jìn)行專業(yè)的分工。其中包括GKN航空公司(負(fù)責(zé)機(jī)尾結(jié)構(gòu))、Spirit航空系統(tǒng)有限公司(機(jī)身)、Eagle科技有限公司(傾轉(zhuǎn)旋翼)和東麗美國公司(供應(yīng)碳纖維預(yù)浸料)。
根據(jù)美國航空周刊報(bào)道,V-280首次在旋翼部位使用一種碳纖維蒙皮與蜂窩芯材構(gòu)成的三明治結(jié)構(gòu),它的傾轉(zhuǎn)旋翼更是采用全碳纖維制造,加上其他部件的輕量化設(shè)計(jì),大大減輕了飛機(jī)自身的質(zhì)量。
據(jù)稱,V-280很可能將是世界上飛行速度最快的軍用直升機(jī),巡航時(shí)速高達(dá)280 節(jié)(約合518 km/h)。對比之下,黑鷹直升機(jī)的時(shí)速僅有150節(jié)(約合274 km/h)?!癡-280保持了與前任黑鷹相同的負(fù)載,但飛行速度卻達(dá)到后者的兩倍?!必悹栔鄙龣C(jī)先進(jìn)傾轉(zhuǎn)旋翼系統(tǒng)副總裁Vince Tobin表示說,“如果給一家黑鷹戰(zhàn)機(jī)施以相同的載荷,它需要在半程時(shí)停下來休息。就在黑鷹戰(zhàn)機(jī)重新加滿燃油的過程中,V-280早已到達(dá)目的地了。
V-280預(yù)計(jì)將于2017年9月首飛,成為Sikorsky/ Boeing SB-1(時(shí)速約462 km/h)飛機(jī)強(qiáng)有力的競爭對手。
通用計(jì)劃與澳大利亞Carbon Revolution公司合作,為旗下高性能車型提供碳纖維輪轂作為選裝件,而該公司也是福特GT以及福特Mustang GT350R Shelby車型上碳纖維輪轂的供應(yīng)商。福特Mustang GT350的碳纖維車輪可減少約26 kg的汽車總質(zhì)量,但每個(gè)車輪的更換成本將會超過4 000美元。
通用目前正在對碳纖維輪轂做測試,未來或?qū)⑹紫妊b配到凱迪拉克V系列高性能車型上。通用研發(fā)人員William Rodgers稱,凱迪拉克V系列車型(包括ATS-V、CTS-V等)或?qū)⑹紫瘸蔀樘祭w維輪轂的裝配對象,而通用也在考慮為雪佛蘭科邁羅及科爾維特車型裝配?!笆菍π阅艿淖非篁?qū)使我們做出這項(xiàng)決定”,Rodgers如是說。
碳纖維輪轂在改裝市場已經(jīng)不是什么新鮮產(chǎn)品,但很少有汽車制造商為原裝車配備碳纖維輪轂。通用稱,每輛使用碳纖維輪轂的車型將減質(zhì)量約15.87 kg,盡管昂貴,但如此程度的輕量化也是其他材料無法提供的優(yōu)勢。除此之外,碳纖維輪轂使得車輪的轉(zhuǎn)動慣量更小,也使得車輛的簧下質(zhì)量更小和動態(tài)響應(yīng)更佳。
通用目前正在對碳纖維輪轂進(jìn)行測試,試圖找到對抗坑洼路面和磨損的辦法,以及制定修復(fù)費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)。通用希望隨著更多車輛使用碳纖維輪轂,這種材料的修復(fù)費(fèi)用會逐步下降。
科尼賽克Agera的碳纖維輪轂
美國Advanced Carbon Products LLC公司(ACP )發(fā)布消息稱研發(fā)出創(chuàng)新的中間相瀝青基碳纖維原絲連續(xù)制備工藝,將原絲的制備價(jià)格壓縮到僅有約3.3 美元/kg,并申請了專利。 ACP公司總裁市場副總裁Chris Boyer表示說,公司于2015年獲得各向同性瀝青的制備工藝專利,又因?yàn)楦飨蛲詾r青是中間相瀝青的制備原料,進(jìn)而于 2016 年年初獲得中間相瀝青的制備工藝專利。ACP內(nèi)部把上述各向同性瀝青命名為ACP10,中間相瀝青命名為ACP20 。
至于降低成本的竅門所在,Boyer表示是該工藝的充分連續(xù)性,將間斷時(shí)間盡可能壓縮。他還表示,該工藝還能進(jìn)一步優(yōu)化,將成本降到3.3 美元/kg以下。當(dāng)被問到以此生產(chǎn)出的碳纖維的質(zhì)量如何,Boyer表示ACP旗下各向異性瀝青的化學(xué)性能和市場上被用來生產(chǎn)碳纖維原絲的同類產(chǎn)品相近,因此他相信公司的中間相瀝青也該如此。目前,ACP正在運(yùn)行的是一條中間相瀝青試驗(yàn)線,公司計(jì)劃建設(shè)一條產(chǎn)能1×104t/a的生產(chǎn)線。同時(shí),公司正在尋求商業(yè)合作伙伴,共同評估這種材料在碳纖維生產(chǎn)過程中的表現(xiàn)。
另外,ACP已經(jīng)向美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室(ORNL)發(fā)出樣品用于性能評估。Boyer表示公司可生產(chǎn)中間相瀝青質(zhì)量分?jǐn)?shù)在50%~90%以上的原絲產(chǎn)品,而世界上大多是瀝青基碳纖維生產(chǎn)線傾向于使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)在80%~90%的原絲。Boyer稱公司還在同時(shí)利用瀝青產(chǎn)品研發(fā)碳/石墨泡沫材料、特種石墨產(chǎn)品等。
美國復(fù)合材料工程與制造Allred & Associates公司旗下的Dragonplate公司宣布,已經(jīng)開發(fā)出了新的高模量碳纖維薄板。該材料采用了一種樺樹芯,適用于工業(yè)自動化、UAVs、醫(yī)療成像以及飛機(jī)內(nèi)飾等領(lǐng)域。此碳纖維板可承受121 ℃的溫度,并可以進(jìn)行深度加工,其剛性是標(biāo)準(zhǔn)碳纖維的3 倍,與金屬和玻璃纖維相比,也可以大大減輕質(zhì)量。
采用此種材料制成的碳纖維板的比剛度是鋁或鋼的8~10 倍。將此技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)自動化的機(jī)器手,例如注塑成型或包裝設(shè)備,可以縮短時(shí)間周期和消除振動,并且可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人小型化,所有這些都有助于成本節(jié)省。在無人機(jī)及其他空中和地面設(shè)備上的應(yīng)用,可減少不必要的質(zhì)量,這意味著性能的改進(jìn),尤其是在耐久性和承載能力等方面。
由美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室(ORNL)和 RMX科技公司共同研發(fā)的等離子氧化技術(shù)是對碳纖維低成本制備的一次新的嘗試。在生產(chǎn)碳纖維的步驟中,氧化過程耗時(shí)最長?!皞鹘y(tǒng)工藝中,分配給氧化的時(shí)間大約在80~120 min。”O(jiān)RNL的合作創(chuàng)立者Felix Paulauskas表示說,“我們發(fā)明的這種新工藝,卻能將這一時(shí)間縮短到25~35 min?!?/p>
時(shí)間的縮短并不是等離子技術(shù)的唯一好處。與傳統(tǒng)工藝相比,等離子氧化技術(shù)的單位能耗下降了75% ,使得制備成本下降了20% ,但碳纖維的品質(zhì)卻得以保持甚至更優(yōu)于前者。ORNL方面稱,等離子氧化技術(shù)可以被用來生產(chǎn)各種級別的碳纖維,從較為低端的工業(yè)用碳纖維,到高端的航空級別碳纖維,無一不可。
Paulauskas于8 年前提出的等離子氧化的概念,并于RMX科技公司就此展開了科學(xué)驗(yàn)證。2014 年,RMX建造了一臺1×104t的等離子氧化爐,并于次年從實(shí)驗(yàn)研發(fā)轉(zhuǎn)向量產(chǎn)技術(shù)研發(fā)?!把巯挛覀冋谂c商業(yè)伙伴一起,試圖推動該技術(shù)的商業(yè)化,促進(jìn)碳纖維的低成本生產(chǎn)?!盧MX科技公司總裁Rodney Grubb表示說,“通過與ORNL的合作,我們已經(jīng)成功證明,新技術(shù)節(jié)省了75%的能耗,保證了碳纖維的高品質(zhì),同時(shí)設(shè)備占地面積縮小了一半?!迸c我們合作的一家碳纖維制造商曾說過:“等離子氧化技術(shù)不再僅僅是實(shí)驗(yàn)室的模型。它已經(jīng)真正成為經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)的商業(yè)技術(shù)?!?Grubb表示說,公司已經(jīng)與合作伙伴—碳纖維生產(chǎn)設(shè)備供應(yīng)商Litzler(利茲勒)一道準(zhǔn)備著,預(yù)計(jì)于2017年售出第一臺等離子氧化爐。作為RMX科技下屬子公司,4M工業(yè)氧化公司也將參與該技術(shù)的研發(fā)、認(rèn)證和推廣。“等離子氧化技術(shù)的商業(yè)化推廣將加速碳纖維在汽車等多個(gè)行業(yè)的應(yīng)用,只要這個(gè)行業(yè)有充分的對輕量化材料的需求?!盧MX科技公司研發(fā)副總裁Truman Bonds表示說。
美國國家能源部的車輛技術(shù)辦公室對ORNL的等離子氧化技術(shù)提供了資金支持。
日本東麗公司旗下利用高強(qiáng)中模碳纖維T800S生產(chǎn)的預(yù)浸料產(chǎn)品通過空客公司認(rèn)證,被選為空客A380的主結(jié)構(gòu)原材料。目前,東麗已經(jīng)開始向空客位于德國的工廠供貨。 2010年,東麗與空客簽署了碳纖維預(yù)浸料長期供應(yīng)協(xié)議。此次T800S碳纖維預(yù)浸料通過認(rèn)證正是基于這份供應(yīng)協(xié)議做出的決定。據(jù)稱,這也是空客公司首次采用東麗公司的Torayca碳纖維預(yù)浸料產(chǎn)品。
同時(shí),東麗還將擴(kuò)大對空客公司的高性能碳纖維供應(yīng)。譬如,東麗碳纖維被用于生產(chǎn)普惠公司PW1100G-JM發(fā)動機(jī)的風(fēng)扇機(jī)匣,而PW1100GJM是空客單通道機(jī)A320neo所使用的發(fā)動機(jī)。另外,高性能東麗碳纖維還被用于生產(chǎn)空客A330neo機(jī)型的一級結(jié)構(gòu)部件。
自從東麗碳纖維Torayca產(chǎn)品在1970年代被選作空客A320的二級結(jié)構(gòu)原材料起,東麗公司已經(jīng)為空客旗下多機(jī)型包括A320、A330、A350XWB和A380供應(yīng)了高性能碳纖維產(chǎn)品。東麗仍將繼續(xù)加大研發(fā)力度,為空客公司新一代的飛機(jī)提供有力的原材料技術(shù)支持。
東麗在“2016人與車科技展”(5月25~27日于太平洋橫濱國際會展中心舉行)上,展出了將碳纖維和樹脂制成的條帶放入模具嵌入成型的“熱塑性單向條帶及注射混合成型技術(shù)”。與利用普通玻璃纖維增強(qiáng)樹脂的成型品相比,彎曲強(qiáng)度提高了1 倍,彎曲彈性模量提高了兩倍。而與整體采用碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料(CFRP)制造相比成本更低。目前該技術(shù)尚在開發(fā)之中,還沒有關(guān)于產(chǎn)品量產(chǎn)化的具體計(jì)劃,其目標(biāo)是用樹脂替換金屬部件以實(shí)現(xiàn)輕量化。
使用的碳纖維帶沿同一方向排列碳纖維,用聚酰胺(PA6)組合到一起。此次展出的樣品是用兩片厚度為0.3 mm的碳纖維帶夾著厚度為2.4 mm的PA6板(按質(zhì)量比例混入45%的玻璃纖維)制成的。彎曲強(qiáng)度方面,普通的注射成型品為315 MPa,而開發(fā)品(樣品)提高到了553 MPa。干燥狀態(tài)下的彎曲彈性模量從13 GPa提高到了51 GPa。對于含有水分時(shí)的彎曲彈性模量,普通注射成型品減少高達(dá)50%,而開發(fā)品減少控制在了20%。
日本藤倉橡膠工業(yè)公司開發(fā)了輕量化汽車傳動軸。該傳動軸分為兩端部和中央部3 個(gè)部件,中央部使用碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料(CFRP)制成的管件。與全鋼制成的現(xiàn)行傳動軸相比,質(zhì)量降低50%,從2 kg降至1 kg。
為實(shí)現(xiàn)輕量化,將傳動軸中央部的材料換成了CFRP。此外,為了能夠承受大扭矩的傳遞,還提高了強(qiáng)度。藤倉橡膠工業(yè)開發(fā)了名為“同時(shí)多層卷繞”的碳纖維預(yù)浸料卷繞方法。
CFRP制管件是通過在芯棒上卷預(yù)浸料的方法制造的。這使預(yù)浸料以3 種角度卷繞,分別是,相對于軸傾斜交叉的(±45°)角度,以及沿著軸的轉(zhuǎn)動方向卷繞的(+90°)角度。通過這樣的卷繞方法層疊預(yù)浸料,使新型傳動軸的扭曲強(qiáng)度提高了20%。
新型傳動軸的兩端為鋼制部件(短軸)。因此,CFRP制管件與短軸之間要實(shí)施異種材料粘接。具體操作時(shí),首先在短軸上切割出花鍵(細(xì)齒),壓入CFRP制管件。為了掩蓋短軸與CFRP制管件的粘接部,覆蓋鋼制外殼,并用環(huán)氧類粘合劑粘接,使強(qiáng)度達(dá)到了與鋼制傳動軸同等的水平。
藤倉橡膠工業(yè)表示,正與某汽車廠商推進(jìn)相關(guān)研發(fā)。
一個(gè)俄羅斯團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)用于國際空間站(ISS)的3D打印機(jī)。設(shè)計(jì)者表示,他們的打印機(jī)將采用復(fù)合印刷材料生產(chǎn)的技術(shù)部件電池、天線和CubeSat衛(wèi)星所需的技術(shù)部件。該項(xiàng)目結(jié)合了斯科爾科沃基金會常駐公司Sputnix和Anisoprint,以及莫斯科理工大學(xué)的研究成果。 Sputnix公司專業(yè)從事高科技微組件的開發(fā),并在2014年首次推出了俄羅斯私營地球遙感衛(wèi)星。Anisoprint公司則致力于生產(chǎn)高性能纖維復(fù)合材料。 該合作項(xiàng)目旨在克服外太空制造生產(chǎn)過程中遇到的難題,如損傷、尺寸限制以及將新材料發(fā)送至軌道等。
美國人在國際空間站已經(jīng)開發(fā)了當(dāng)前正用于實(shí)驗(yàn)機(jī)載的3D打印機(jī)。2014年由NASA和美國太空制造公司生產(chǎn)的3D打印機(jī)使用塑料線材,能打印原型件和備用小零件。2016年4月,NASA安裝了另一臺由美國太空制造公司生產(chǎn)的增材制造設(shè)備(AMF)3D打印機(jī)。該AMF 3D打印機(jī)也能制造工具并提供維護(hù),并對第3方開放使用,在太空3D打印物體。
俄羅斯隊(duì)也不甘落后,計(jì)劃將這兩種材料相結(jié)合,最終將小衛(wèi)星部件組合進(jìn)行打印。雖然許多3D打印機(jī)使用熔化的塑料,但是他們所使用的3D打印機(jī)結(jié)合了連續(xù)碳纖維熱塑性復(fù)合材料。該復(fù)合結(jié)構(gòu)比常規(guī)的塑料韌性要強(qiáng)10 倍。
該項(xiàng)目的成功意味著允許更大的機(jī)載試驗(yàn)與目前的3D打印機(jī)登上國際空間站,以及直接從軌道上打印新技術(shù)或新零件所需的能力。
陶氏汽車系統(tǒng)業(yè)務(wù)部碳纖維粘接解決方案的創(chuàng)新成果—BETAFORCETM復(fù)合材料結(jié)構(gòu)膠注射粘接技術(shù),已經(jīng)成功應(yīng)用于寶馬集團(tuán)最新推出的全新寶馬7系。
據(jù)悉,這一創(chuàng)新注射粘接技術(shù)的開發(fā)再次證明,通過調(diào)整開放時(shí)間和周期時(shí)間等參數(shù),陶氏汽車系統(tǒng)能在不影響機(jī)械性能的條件下按照客戶的特殊生產(chǎn)要求進(jìn)行定制結(jié)構(gòu)膠,幫助客戶提高其裝配效率。應(yīng)用注射粘接技術(shù),碳纖維部件得以更廣泛地應(yīng)用于多種材料的裝配,有效支持了汽車制造商的輕量化策略。
注射粘接技術(shù)可用于碳纖維部件與車頂側(cè)架的金屬部件粘接。碳纖維部件內(nèi)嵌于沿A柱延伸到車頂和沿D柱往下的金屬外殼,這樣可確??蛶趥?cè)面碰撞或側(cè)翻時(shí)的穩(wěn)定性,并在保證最低質(zhì)量、提高駕駛和操控性能、降低噪聲、震動和聲振(NVH)的同時(shí),增強(qiáng)車輛的扭轉(zhuǎn)剛度。
日前,世界首架全碳纖維制造的鉆石DART-450飛機(jī)首飛成功,將為飛機(jī)的驗(yàn)證及量產(chǎn)鋪平道路。
DART-450飛機(jī)是世界上首架全碳纖維材料制造的雙座式軍民兩用教練機(jī)。機(jī)上配備了一個(gè)側(cè)桿和兩個(gè)彈射座椅。該機(jī)可用于特技飛行,裝備了Motor Sich AI-450S渦槳發(fā)動機(jī)、5 葉的MT螺旋槳和GARMIN航電系統(tǒng),最大起飛功率368 kW,最大續(xù)航時(shí)間8 h。在持續(xù)60 min的首飛測試中,飛機(jī)以111~370 km/h的指示空速在不同的高度上進(jìn)行了飛行。預(yù)期最大實(shí)際空速可達(dá)463 km/h。
隨著科技的高速發(fā)展,交通運(yùn)輸也進(jìn)入了飛速變革時(shí)代,碳纖維超級高鐵設(shè)計(jì)或?qū)⑹孤迳即壍脚f金山的時(shí)間縮短至30 min,而這一設(shè)計(jì)竟然是一群聰明的大學(xué)生。
新的高速地面交通系統(tǒng)—超回路列車正在設(shè)計(jì)中,各大學(xué)通過競爭來建立最好的超回路列車艙。碳纖維超回路列車將變革交通工具,大大提高交通速度。
從洛杉磯到舊金山可能只需30 min時(shí)間。這不是科幻小說,也不是50 年后還不能實(shí)現(xiàn)的想法,而是有望成為現(xiàn)實(shí)的事情。這要?dú)w功于ElonMusk及世界各地一些聰明的大學(xué)生。早在2013年,Musk首次提出了一個(gè)全新的高速地面交通系統(tǒng)—超回路列車的想法。它擁有管網(wǎng),可跨越數(shù)百英里(1 mile = 1.609 3 km)。為了加速超回路列車的發(fā)展,Musk呼吁各大學(xué)通過競爭來建立最好的超回路列車艙。
對于那些想在世界上創(chuàng)新的大學(xué)生來說這是一個(gè)夢寐以求的項(xiàng)目。2016年1月,德克薩斯州A&M大學(xué)主辦的Design Weekend上有100多支隊(duì)伍參賽競爭進(jìn)入超回路列車半決賽。Carnegie Mellon大學(xué)學(xué)生的設(shè)計(jì)“可靠并令人印象深刻”,最終進(jìn)入決賽。Carnegie Mellon超回路列車由50多名工程師、設(shè)計(jì)師和商學(xué)院學(xué)生之間跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì),一路過關(guān)斬將,希望在競爭中取勝。
30 個(gè)不同的學(xué)生團(tuán)隊(duì)(包括來自Carnegie Mellon的團(tuán)隊(duì))將于8月份在霍桑市SpaceX總部外的一英里(1 mile = 1.609 3 km)測試賽道上測試他們的車艙設(shè)計(jì)。
來自Carnegie Mellon的團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)包括一個(gè)碳纖維外殼,該外殼包圍了車艙的各個(gè)組成部分。碳纖維結(jié)構(gòu)體的尺寸為8×3.5×3 英尺(1 ft = 0.304 8 m)。
Carnegie Mellon大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院研究生Siddharth Alampally說,“作為一個(gè)學(xué)生團(tuán)隊(duì),這是團(tuán)隊(duì)成員第一次制造巨大的碳纖維外殼,而為碳纖維結(jié)構(gòu)制造高品質(zhì)的模具是一個(gè)大的挑戰(zhàn)。這個(gè)結(jié)構(gòu)非常大,需要耐心。此外,我們決定建立一個(gè)碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu),因?yàn)樗膹?qiáng)度質(zhì)量比非常高,我們選擇樹脂灌注工藝,因?yàn)檫@樣我們就能夠制造高品質(zhì)的定制形狀。” 車艙的其它部件包括磁懸浮,這在美國不用于任何地方的運(yùn)輸,因此把這些想法付諸實(shí)踐是另一個(gè)大的挑戰(zhàn)。
該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在7月的最后一周完成吊艙,以便提供更多的時(shí)間來進(jìn)行測試。
東麗開發(fā)出了可減少涂裝工序的汽車外板用樹脂基碳纖維復(fù)合材料(CFRP)成型技術(shù)“A-Coat”。只需用模具實(shí)施成型,即可獲得表面品質(zhì)優(yōu)異的CFRP成型品。利用該技術(shù)可省去涂裝工序中的底漆和里漆工序。設(shè)想用于車頂及發(fā)動機(jī)罩等。東麗在“2016人與車科技展”(5月25~27日于太平洋橫濱國際會展中心舉行)上展出了使用新成型技術(shù)的車頂樣品。
新成型技術(shù)采用樹脂傳遞模塑(RTM)法。具體操作時(shí),先對碳纖維織物實(shí)施預(yù)成型,制造產(chǎn)品形狀的預(yù)成型件,然后將預(yù)成型件裝入模具,含浸環(huán)氧樹脂,然后固化。新成型技術(shù)通過改進(jìn)織物、成型條件及環(huán)氧樹脂,提高了表面品質(zhì)。但東麗并未公布該技術(shù)的詳細(xì)內(nèi)容。
利用以往的RTM法加工外板用CFRP時(shí),成型后的涂裝處理需要7 道工序,具體為:①基礎(chǔ)漆→②研磨→③底漆→④研磨→⑤里漆→⑥研磨→⑦精加工(透明漆),需要反復(fù)實(shí)施4 次涂裝和3 次研磨。
而利用新成型技術(shù)制造的外板用CFRP則不同,成型后的涂裝工序僅需兩道,具體為:①精加工(透明漆)→②研磨,即只需1 道涂裝和1 道研磨工序。
據(jù)東麗介紹,新技術(shù)的成本“與原來基本保持不變”。這是因?yàn)?,工序?shù)量的減少抵消了為提高表面品質(zhì)而增加的成本。
(以上碳纖復(fù)材)