脑洞大开！无钉CFRTP跑鞋、轻轨复合管、玻纤3D打印套管 JEC 2020 复合材料大奖获奖产品出炉！
昨天， JEC 2020复合材料创新大奖首次举行网络颁奖典礼，颁奖典礼上公布了获奖作品。
JEC创新大奖是由JEC集团设立，是一个长期在全球范围对复合材料在不同行业里的创新性应用进行综合评选、肯定以及推广的专业奖项。
受疫情影响，2020 JEC复合材料创新大奖改成线上举办。
我们为大家精选了10个获奖作品，来看看这些作品有哪些独特之处吧。
获奖企业：ENGEL AUSTRIA GmbH（奥地利）
奥地利恩格尔公司（ENGEL AUSTRIA GmbH）的定制热塑性复合材料坯料生产线由拾放式堆叠单元和一个加热和冷却固结单元组成，能够在一到三分钟的循环时间内生产出量身定制的热塑性坯料。
要最大程度实现减重，需要具有定制化的坯料。恩格尔的方法是处理胶带上的切口，这些切口可通过胶带堆叠单元进行高效，精确的处理。即使是大型切口，也只需一次操作即可完成。当需要将两个或多个切口相邻放置时，精确控制间隙和重叠至关重要。
为此，可通过视觉系统测量胶带外形的特性，该信息可用作机器人的校正数据，恩格尔的方案已经实现了小于0.5mm的间隙和重叠精度。
此外，胶带堆叠单元使用两个高速机械手，进而实现高输出率。目前，最大可堆叠尺寸为460 x 360 mm。单层放置只需3到5秒钟。拥有30个切口的堆叠大约2分钟内可生产。
下一步是开发更大的胶片堆叠单元。为了将堆叠转换为坯料，需要将堆叠传送到合并单元，然后再采用加热和冷却方法。堆叠放置在薄金属板之间，其中毛坯的预期厚度变化将会呈现。
几个钣金模具在机器内从装卸站到加热和冷却站来回循环。在精确控制堆叠压力的同时，进行熔化，这个步骤对于避免纤维错位很重要。
然后，模具移至冷却站，并在非常精确的压力控制下进行冷却。当温度下降到允许移除固结堆叠的温度时，模具将移至卸料站。这个全自动固结装置能够在1-3分钟内交付定制化的热塑性复合材料坯料。
获奖企业：Cookson Precious Metals（英国）
新型玻纤套管3D打印技术可用于生产出全新的纤维类型和横截面。
该项技术首次实现了复杂纤维成型尖端几何形状的设计和制造，从而能够以低成本生产用于高性能复合材料的中空、扁平和其他特种玻璃纤维。
此外，该公司还开发了一种全新的贵金属粉末雾化工艺，用于生产低成本和高质量的金属3D打印粉末，并且实现粉末产能的显著提升。该技术于2019年开发并引入行业测试，并将于2020年第二季度投入商业推广。
获奖企业：ASICS Corporation（日本）
这是一项使用预成型随机导向超薄CFRTP胶带的突破性成型方法：其结果这种无钉鞋使用CFRTP实现最精细的成型。
由于无规则纤维复合材料能够实现鞋底结构精细成型， ASICS在该项目中采用了这种复合材料。然而，通过使用当前的无规纤维复合材料制造高质量的薄壁鞋底是非常困难的。
该团队于是开发了5项创新关键技术：
精确的分散技术，用于制造超薄丝束；
高速制造高质量的超薄单向（UD）胶带；
用于UD胶带碎片的均匀分散技术；
适用于任何形状鞋底的独特预成型技术；
纤维长度和树脂量的适当控制。
精确的分散技术使碳纤维丝束更细，厚度仅为0.03mm，原位聚合制备热塑性环氧树脂则用作基质。由于聚合前的热塑性环氧树脂粘度非常低，因此很容易将树脂浸渍到分散丝束中。而当采用该公司独创的浸渍技术时，树脂浸渍将变得更加有效。
这样一来，就可以高速制造无空隙且超薄的UD胶带，然后将无空隙超薄UD胶带均匀分散并进行层压。
跑鞋鞋底的预成型件通过该公司独特的预成型技术自动生产，在这项技术中，鞋底的厚度可以分割为20个加工区域，精确度为0.2g。此外，该预成型技术还将减少材料浪费。
另外，基质树脂制造商也已经重新设计了基质的玻璃化转变温度，以防止跑鞋因鞋子与地面之间的摩擦热而出现熔化。
获奖企业：Hankuk Carbon., ltd. （韩国）
通过将原本的燃油箱更换为无衬套碳纤维复合材料低温燃料箱Cryotank，令太空运载火箭实现减重30％。
Cryotank低温燃料箱采用了高韧性的180℃固化环氧树脂体系，分段式心轴系统由韩国制炭株式会社设计。
该公司将特制的分段心轴用于干式缠绕工艺，并成功制造了碳纤维复合材料低温燃料箱（Carbon Composites Subscale Cryotank）。
获奖企业：Cobra international co.,ltd.（泰国）
Cobra和Aditya Birla Chemicals公司合作设计出一种用于泰国Starboard公司和美国MFC公司的灌注环氧树脂模具和热固性环氧树脂RTM水上运动鳍片闭环回收的可持续解决方案。
通过与合作伙伴Aditya Birla，MFC和Starboard合作，COBRA将可回收的环氧热固性系统投入生产，在可持续发展方面取得了飞跃性突破。
Aditya Birla的可回收环氧系统Epotec YDL5552-THR9351用于水上运动鳍状模具，而可回收的环氧RTM系统Epotec YDL5540-THR9151则用于生产组件。COBRA及其合作伙伴已启动了可持续的闭环回收工艺，将显著减少复合材料的浪费。
通常，鳍片是使用玻璃纤维和碳纤维织物预成型件，某些部件也会使用芯材。创新的Aditya Birla树脂技术使复合材料中的环氧树脂基质可以使用低温回收工艺进行裂解。
将选定的部件或模具置于酸性溶液中，在80-90°C的温度下放置2小时，将触发裂解机制，破坏固化的热固性键。
当基质溶解时，可以去除增强材料，然后过滤和中和树脂溶液，从而使可重复使用的热塑性聚合物凝结并从溶液中去除。
获奖企业：Far-UK Ltd（英国）
轻轨将变得更轻！在英国Far-UK Ltd公司的BRAINSTORM项目中，轻轨结构中采用新颖设计的轻型复合管，可降低投资和制造成本，并减少碳足迹。
鉴于铁路行业对4C的追求–降低成本（Cost）和碳排放（Carbon），并提高产能（Capacity）和客户满意度（Customer）， 这个BRAINSTORM项目开发了编织复合结构构件，打造新颖、轻便的模块化铁路解决方案。
轻轨制造商一直致力于减重，并寻找轻质材料来代替钢或铝组件，以使轻轨的运行更经济，并减少碳足迹，轨道磨损和停机维护时间。
一直以来，高级复合材料虽然重量轻且性能优越，但一直被认为是昂贵的解决方案，只能实现中低产量。铁路部件对强度和安全法规的严苛要求也意味着复合材料在传统铁路建设中的使用受限。这个跨部门的项目团队设计、开发和制造了一种原型部件，作为一种轻型结构解决方案。
他们使用编织工艺，通过高度自动化的制造技术来制作“袜子状”的原型，既减少了人工成本，又减少了浪费，每天可以产出长度超过一英里的编织材料。
他们确定了碳纤维与热塑性基质结合为合适的材料解决方案，因为这种合成提供了部件所需的强度和加工速度。
中空框架的连接梁外径一致，但壁厚是定制的，以根据其在中空框架中的使用位置，提供最优化的成本/重量和结构性能。这也有助于降低模具成本，并使所有连接（通过焊接和胶粘剂组装）实现标准化。
获奖企业：Stratiforme Industries（法国）
法国Stratiforme Industries公司的DESTINY项目旨在推出一系列新的部件，用于商用飞机内部配件和铁路的热塑性复合材料应用。
DESTINY Innovation项目专注制造采用热塑性复合材料（液态丙烯酸树脂，聚偏二氟乙烯预浸料）的商用飞机内部配件（驾驶舱，机舱）和铁路应用（非结构性和半结构性内部零件，结构性外部零件），并致力于改善其性能。
该项目解决方案具有如下优势：
提高材料性能，如防火/防烟，抗冲击，老化等；
降低成本、减重，该项目的材料方案在获得同等的机械性能下，可减轻15％的重量；
减少环境影响，如使用符合健康和安全法规的树脂系统，实现可回收；
符合航空和铁路市场的法规和标准；
同时具备适用于外部和内部配件的通用树脂系统。
获奖企业：Norsepower Oy Ltd.（英国）
英国Norsepower Oy Ltd.公司的NORSEPOWER转子帆轻量化方案借助风的作用作为辅助推进措施来增强船舶的推进系统，从而使得货船和客船的燃料成本降低5-30％。
Norsepower已开发出NORSEPOWER转子帆轻量化方案的全功能原型产品，该产品已安装在芬兰船运公司Bore Oy的“ Estraden”货船上。
该项目的工业试验于2014年11月开始，试验结果非常符合Norsepower的期望。据介绍，技术的可用性非常出色，可用性超过99％，并且已经投放市场。
在成功完成试点项目之后，用于船运巨头马士基和维京游轮的下一个交付项目也已经完成，这些项目的外部验证结果也与预期相符，并证实了Norsepower Rotor Sails的燃油节省和减排潜力为5-20％。
所使用的结构核心材料是复合材料制造商固瑞特（Gurit）的“ Kerdyn™Green”，它是基于100％再生PET。智能化的芯材设计与高强度的环氧树脂灌注树脂（固瑞特的PRIME™27）以及碳/电子玻璃纤维相结合，构成了转子结构部件的基础。
然后，粘合方面，采用高强度粘合剂Gurit Spabond™340LV和用于二次粘合的新型Gurit Ampreg™30树脂使该结构部件经久耐用，可使用数十年。
另外，使用固瑞特的S / Fair整流罩解决方案可实现最佳的旋转公差。
获奖企业：Mecelec（法国）
这是亚麻纤维团状模塑料（Bulk Molding Compound，BMC）的首次量产应用。该公司在不到一年的时间内就设计、测试和完成了Morris圆柱穹顶。
Mecelec Composites设计出的柱顶需要满足法国街道设施媒体德高集团（JCDecaux）的规格和城市应用的规范，这就需要空心设计，以给设备腾出空间。它由30个不同的部件组成，其中14个部件由复合材料制成。
Mecelec与一系列合作伙伴共同开发了一个新的树脂传递模塑复合体（RTM）和一种新的BMC材料，该材料仅仅用了亚麻毡进行了加固。这一技术成果要求对工艺进行调整。
这是RTM的首个工业应用，它仅使用亚麻毡（而不是亚麻纤维），并且是目前唯一专门为此项目创建的具有100％亚麻纤维增强材料的BMC。
研发成果就是一种新的亚麻纤维应用，可用于打造模块化，可持续和环保的街头设施。
获奖企业：CARBO-LINK AG（瑞士）
这款超薄固化CFRP预浸带连续缠绕成一个柔性碳带。该柔性碳带可永久加固任何尺寸的混凝土大梁，并且适用于任何基础设施，是一个高度定制的解决方案。
鉴于其在土木工程应用中的复合材料使用经验，瑞士Carbo-Link公司推出了两项综合创新。首先是独特且高度可定制的生产工艺。第二个是抗剪加固解决方案——超薄固化CFRP预浸带CL RESTRAP。
为了能够自由选择纤维类型和树脂基体，并确保纤维完美对齐，CL RESTRAP是在自动预浸机中采用预浸胶带制成的。在生产过程中，将原始纤维分散以产生超薄层，然后再用增韧的环氧树脂系统浸渍以形成单向CFRP胶带。
胶带宽度是沿着长度连续的，并且可以根据要求进行定制。一旦胶带生产出来，就将其固化，结果是材料比热塑性塑料具有更高的拉伸强度和柔韧性。
CL RESTRAP柔性碳带是通过将预浸渍的胶带缠绕成一个连续的环状而制成，最后的胶带层粘结到上一层，形成一个闭环。
每条碳带中使用的胶带数量决定了CL RESTRAP的拉伸强度特性。使用薄预浸CFRP胶带的主要优势是增加了柔韧性，这意味着CL RESTRAP可以缠绕和预张紧各种结构形状和尺寸，就像传统的棘轮皮带一样。
CL RESTRAP可以通过多种方式进行锚固和张紧，其中许多可以根据项目要求进行设计和定制，装置可以是不锈钢或钛合金，并用螺纹杆或液压柱塞加紧，还可采用任何材料进行闭合。
本文由CPRJ中国塑料橡胶公众号根据JEC World官网内容编译而成。
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