碳纖維復合材料2020：新工藝、新材料、新應用

目前，碳纖維復合材料零部件制造商經常使用碳纖維復合材料板作為切割的原材料，這種方法導致了材料的平均利用率僅為50%，這意味著有將近一半的昂貴碳纖維復合材料遭到了浪費。在舒勒等人開發的中，碳纖維材料能夠實現完全利用，不會出現過多廢棄材料。在產量增加的同時，使原零部件的生產成本降低了一半以上，產出時間縮短了30%到40%。

該工藝的第一道工序是使用機器人噴附短玻纖基礎結構；第二道工序是通過開發出的算法計算出各部分的抗拉強度。基于此數據，另一臺機器人利用西門子與Broetje的工藝技術進行碳纖維絲束預浸料的覆蓋，并通過Apodius的3D測量系統進行光學控制；第三道工序是將樹脂注入到復合纖維板中。樹脂在液壓機下進行高壓硬化，完成零部件成型。在該工藝流程中，還采用了Frimo的模具技術，針對所需的壁厚，壓力機可以直接影響模具的撓度。這樣便可以從一開始就生產出合格的零部件，將廢品率降到零。

典型案例為一款位于英國某運動汽車品牌發動機艙與乘客艙下方的底板。其結構設計要求是必須能夠承受正面碰撞，且具有高抗扭剛度與一定的座椅載荷。如果采用傳統的生產工藝制造，單個零部件的成本在400歐元左右，但通過iComposite4.0，單個零部件的成本降至150歐元，產出時間也從73分鐘降至46分鐘。

碳纖維復合材料結構件

新材料：連續碳纖維增強熱塑性復合材料

通過選用不同的碳纖維增強形式、樹脂基體、機械設備、成型工藝以及個性化的精加工方法，形成了多樣化的碳纖維復合材料應用雛形，這些具備高強度、耐疲勞和輕量化等優良屬性的碳纖維復合材料可以用來制造各種各樣的零部件，幾乎涵蓋了航空航天、高端醫療、軌道交通、智能化工業等不同領域，這些高度工程化的零部件和結構可以滿足客戶日益增長的需求。

熱固性樹脂基碳纖維復合材料、短碳纖維/粉末碳纖維增強熱塑性樹脂基復合材料之后，連續碳纖維增強熱塑性復合材料的出現更能滿足綠色環保、高量產化、高性能化的現代工業需求。無錫智上新材料通過自主研發的機械設備構建出包括連續碳纖維增強熱塑性預浸料在內的熱塑性碳纖維零部件生產線，突破了熱塑性連續碳纖維原材料必須依賴進口的瓶頸，成功實現了該項應用技術的國產化。

該項技術的核心是連續碳纖維增強熱塑性復合材料預浸料的批量化生產，由于熱塑性樹脂尤其是PEEK、PEKK、PI、PPS這類高性能樹脂在高溫熔融過程中，自身的粘稠性很強，在使用連續性碳纖維增強時，很難實現兩者間均勻、徹底的浸潤，造成預浸料的性能不能達到預期效果。無錫智上新材對傳統的生產設備進行了改進，對現有的工藝方法進行了調整，解決了這個關鍵的問題，使連續性碳纖維增強熱塑性復合材料的廣泛應用成為現實。

連續碳纖維增強熱塑性預浸料

新發展：碳纖維磁懸浮列車

在第二屆浙江國際智慧交通產業博覽會上，“青島造”時速600公里高速磁浮試驗樣車首次以“真車”形式展出。

這款高速磁浮列車在碳纖維復合材料的“加持”下，擁有“快起快停”、維護量小、具備全壽命周期成本等優勢，能同時滿足長、中、短途運輸，有利于在大型樞紐城市之間或城市群與城市群之間形成高速“走廊”，打造3-5小時經濟圈。在行程1000-1500公里的城市之間，時速600公里的高速磁浮具有無可比擬的優勢。以北京-上海為例，加上旅途準備時間，乘飛機大概需要約4.5小時，高鐵需要約5.5小時，而高速磁浮僅需3.5小時左右。

2019年底，深圳市發改委發布的《<廣深高速磁懸浮城際鐵路規劃研究>需求公示》中提出，廣深“第二高鐵”或將應用速度達600km/h的高速磁懸浮列車。與此同時，多個城市群也紛紛將高速磁浮寫入規劃。新的出行方式，改變著人們的時空觀，重構著城市空間格局，這對于碳纖維復合材料的應用產業來說，這也意味著新的發展機遇。

時速600km/h的磁懸浮列車

 文章來源：新材發現

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