福伊特復(fù)合材料公司在2023年JEC世界博覽會(huì)上展示了這款汽車演示器,展示了該公司在利用氫罐towpreg-winding工藝廢料制成的預(yù)浸料制造新型汽車結(jié)構(gòu)部件方面的努力和合作伙伴關(guān)系。最終,該公司計(jì)劃將坦克本身回收成新的部件。
福伊特復(fù)合材料(德國(guó)Garching)制造汽車零部件,專注于自動(dòng)化和支持復(fù)合材料4.0的流程。最近,該公司利用其在新興氫經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí),為重型貨物行業(yè)提供了700巴的氫氣罐。據(jù)稱,與傳統(tǒng)的纖維纏繞碳纖維增強(qiáng)聚合物(CFRP)罐相比,這種罐重量更輕,氫容量更高。
與此同時(shí),福伊特也關(guān)注可持續(xù)發(fā)展,尤其是在汽車制造商面臨越來(lái)越大的壓力,要求他們對(duì)零部件采用回收和可持續(xù)發(fā)展解決方案的情況下。因此,在過(guò)去的一年里,福伊特致力于技術(shù)和合作伙伴關(guān)系,以使其高壓CFRP儲(chǔ)罐在15年的使用壽命結(jié)束時(shí)能夠回收,以及使用回收的碳纖維(rCF)制造新汽車部件的解決方案。
Towpreg纏繞高壓氫氣罐在2023年JEC世界展上展出
福伊特及其合作伙伴,包括東麗(日本東京,用于材料)、Tenowo(德國(guó)Hof,用于無(wú)紡布制造)和Delta-Preg(意大利Sant'Egidio alla Vibrata,用于樹(shù)脂浸漬)正在研究?jī)煞N不同的回收工藝,一種用于回收制造廢料,另一種用于回收氫罐等報(bào)廢部件。
在第一個(gè)過(guò)程中,收集來(lái)自福伊特氫氣罐纏繞過(guò)程的干碳纖維碎片,并切割成約60毫米長(zhǎng)。將這些纖維定向并制造成干燥的非織造織物,用樹(shù)脂浸漬并鋪成預(yù)浸料堆,以在閉模工藝中壓制成最終的最終使用部件。
這種工藝已經(jīng)被用于制造演示汽車部件。在2023年JEC世界博覽會(huì)上,福伊特展示了一種與歐洲汽車制造商合作制造的用于加強(qiáng)跑車車身底部的結(jié)構(gòu)部件。
在第二種回收方法中,基于酸的溶劑分解過(guò)程用于從已經(jīng)達(dá)到其EOL的復(fù)合部件中提取碳纖維和樹(shù)脂。在這個(gè)過(guò)程中,60-80毫米的碳纖維被提取出來(lái),并在一個(gè)單獨(dú)的過(guò)程中,重新定向并重新制造成50毫米寬的單向帶,然后用環(huán)氧樹(shù)脂浸漬。然后,可以使用將預(yù)浸帶裁剪成新汽車部件的預(yù)成型件福伊特粗紗敷料器(VRA)技術(shù)這是一個(gè)自動(dòng)過(guò)程,它將膠帶切割成預(yù)定的長(zhǎng)度,并以指定的角度放置。
福伊特的自動(dòng)化VRA技術(shù)將預(yù)浸帶切割并放入定制的預(yù)浸料堆中。該公司表示,其VRA也能夠用于其正在開(kāi)發(fā)的rCF磁帶
目前,切碎EOL零件被送入中試規(guī)模的系統(tǒng),從而提取出長(zhǎng)度相對(duì)較短(最長(zhǎng)80毫米)的纖維。未來(lái)的目標(biāo)是將該工藝擴(kuò)展到連續(xù)粗紗,如福伊特的towpreg纏繞高壓氫氣罐中使用的粗紗。另一個(gè)目標(biāo)是將提取的樹(shù)脂成分再制造成新的樹(shù)脂。
據(jù)福伊特報(bào)道,在過(guò)去的一年中,這一過(guò)程的工作一直在進(jìn)行,主要目標(biāo)是確定一個(gè)功能齊全的部件是否可以由回收的碳纖維制成。這項(xiàng)工作包括確定電池堆可以壓制得多好,樹(shù)脂將如何流動(dòng),碳纖維將如何表現(xiàn),所有這些對(duì)于確定變量如何微調(diào)以及制造過(guò)程如何適應(yīng)公司的回收概念都很重要。
今天,福伊特繼續(xù)測(cè)試原型零件和優(yōu)惠券,但據(jù)報(bào)道,迄今為止的結(jié)果是積極的。例如,與原始碳纖維相比,再生碳纖維(rCF)帶的拉伸強(qiáng)度在80-90%的范圍內(nèi)。
隨著這兩個(gè)過(guò)程繼續(xù)向前發(fā)展,福伊特復(fù)合材料公司國(guó)際銷售經(jīng)理解釋說(shuō),轉(zhuǎn)向生物基或回收樹(shù)脂其區(qū)域合作框架將是下一步。“第一步是用我們的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)氧樹(shù)脂系統(tǒng)浸漬rCF,與典型的原始CF膠帶中使用的樹(shù)脂相匹配,”他說(shuō)。“第二步是將rCF與另一家供應(yīng)商的vitrimer環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)合。這種類型的樹(shù)脂由于其熱塑性可以熔化,因此更容易回收。最后一步將是使用100%生物基環(huán)氧樹(shù)脂系統(tǒng),或從溶劑分解回收過(guò)程中提取的環(huán)氧樹(shù)脂。”
對(duì)于這兩個(gè)過(guò)程,回收本身是由福伊特的合作伙伴完成的,然后福伊特將使用回收的材料在其生產(chǎn)設(shè)施生產(chǎn)CFRP組件。“這就是我們打算如何讓我們的坦克在15年后獲得第二次生命,成為功能齊全的CFRP汽車結(jié)構(gòu)部件,”福伊特復(fù)合材料公司國(guó)際銷售經(jīng)理說(shuō)。福伊特表示,它將繼續(xù)與汽車制造商合作,最終目標(biāo)是將rCF組件整合到生產(chǎn)運(yùn)動(dòng)和豪華汽車中。
原標(biāo)題:福伊特布局復(fù)合材料自動(dòng)化前沿技術(shù),用儲(chǔ)氫瓶回收碳纖維制造汽車結(jié)構(gòu)件