纖維增強聚合材料用于水上船艇的制造已有幾十年的歷史――從普通的橡皮筏到豪華的大型游艇和隱形軍艦――應用范圍包括內飾、甲板上的艙口、船身、龍骨、艙壁、桅桿、帆和索具、舵、螺旋槳,甚至是錨。這些材料具有高比強度,并對可能造成表面滲透壓的特定的磨損因素(陽光、水分的滲透、船塢或水的沖擊)具有抵抗力。FRP結構還可以定制,集合多種特性,且具有阻燃性能以及美觀的A級表面質量,其制造工藝在一定程度上已演變為閉模工藝,例如真空浸漬。

  今天的水手很幸運,因為有各種滿足喜好(適合船主預算)的船艇可供選擇:從獨木舟到用于垂釣的敞篷船,從渡船到拖網漁船、拖船、摩托艇,從單人雙漿賽艇到潛水艇,從救生艇到戰艦等等。顧客的需求在高能效生態環保型船艇的極限狀態和大型游艇或性能極致的賽艇的無可比擬的豐富性之間搖擺。大型的生態型雙體船Turanor PlanetSolar (請參考《增強塑料》Reinforced Plastics,2010年7/8月號)、上大的私人支索雙桅縱帆船Dream Symphony(請見第8頁)和贏得美洲杯、加拿大杯、沃爾沃海洋杯等獎項的國際賽艇隊會讓人們大吃一驚。

  2007年以來,船艇市場與充滿暴風驟雨的海洋一樣動蕩不安――據預測總體下降了70%。頑強的船艇制造商不斷縮小規模,走多元化發展路線,并開始采用玻纖、碳纖和芳綸纖維增強復合材料來持續改進產品的質量和性能。供應商已經將新的材料科學應用在船艇上,例如生物樹脂、天然纖維增強材料、碳納米管增強材料、低壓固化的預浸料、三維無紡布和中心浸漬的玻璃纖維氈、低排放的船用聚酯/乙烯基酯樹脂和膠衣、A級表面用的膠體和樹脂,以及新的夾芯材料。對于大型船艇或小型船艇是否會增長、以什么速率增長、何時或者業內是否會接受FRP閉模工藝成為主流等問題,受訪者的觀點是多種多樣的。

 

  閉模工藝改變船艇制造過程

  幾十年來,復合材料船艇制造的基本方法,尤其是量產的休閑船艇,一直都是在單面模具或開式模具上用聚酯和乙烯基制樹脂以及玻纖/芳綸纖維進行手糊和噴涂。聚合物膠衣和表皮形成一種層壓材料以保護表面質量。

  盡管開式成型工藝在人力和加工成本方面具有優勢,但是該工藝的操作環境比較臟亂,因此受到許多限制,因為現在許多都制定了嚴格的健康和安全規范,包括溶劑釋排放和會在空氣傳播的纖維粒子的控制。許多閉模工藝從船艇制造的早期就已被重新改進,以解決上述問題,而且還能使復合材料部件的重量大大減輕。這些工藝由于具體操作方式的不同有著顯著的差異,例如樹脂以何種方式進入兩片閉合模具之間的腔體,進入時的溫度和壓力。閉模工藝主要包括樹脂傳遞成型(RTM)、輕型RTM、真空輔助RTM(VARTM)、真空樹脂浸漬成型(VRIM)、真空浸漬工藝(VIP)、閉腔真空袋成型(CCBM)和Seeman復合材料樹脂浸漬成型工藝(SCRIMP)。

  美國緬因州Brunswick的一家復合材料研發和制造公司的總裁Andre Cocquyt是GRP方面的專家,也是美國復合材料制造協會(ACMA)在真空浸漬工藝方面的顧問,他明確說明可他的觀點:船艇行業從開模到閉模工藝的變化實質上都跟壓力有關。

  “如果只采用負壓力,那就是VIP工藝。”他說,“如果只使用正壓力,那就是RTM;如果將正負壓力結合起來,那就是輕型RTM(LTRM);SCRIMP是一種專利的VIP工藝;VARTM工藝有兩種:在樹脂上增加壓力就像將加料桶舉到填料區產生虹吸壓力一樣簡單,或者使用機械泵給樹脂的進入增加輕微的正壓力。CCBM就是用一種特殊的真空袋反復抽真空。”

  Cocquyt在其職業生涯中,曾參與過北海捕魚船和賽艇的復合材料結構的制造,現在其客戶名單里至少有20家船艇制造商。

  “許多造船廠使用的大多是這幾種閉模工藝,因為每一種工藝在產品類型、形狀、尺寸和部件數量方面都具有一定的優勢。”他指出。

  他還認為閉模工藝沒有重大的技術壁壘,“盡管關于成本可能有些錯誤的概念。傳統的開模工藝加工商可能認為浸漬過程所需的耗材(樹脂處理線、真空袋和密封材料)都是額外的花費,但是認真了解過根本的底線后,我認為這些材料將會得到廣泛的應用。”

  他就這一事實給出了證據:“大多或所有在經濟衰退之前就采用閉模工藝的客戶,都已經很順利的度過難關,現在遠遠領先于其他公司。他們擁有新的生產模式和更高效的生產技術,并用回以前的員工,開始承接大量的訂單。”

  閉模工藝正成為船艇制造行業的主流工藝,這一點也是Scott Lewit職業生涯的重心。作為美國佛羅里達州West Melbourne地區結構復合材料公司(Structural Composites)的總裁,他研究VARTM工藝已達30年之久,30年前,他創立了公司,并開始與美國海軍開展業務往來。

  “盡管閉模工藝的使用正在增多,但大多數船艇仍然是采用手糊/噴涂方法建造的。”他說,“超過35英尺的大型船艇越來越多的采用樹脂浸漬工藝,因為其成本更低。18英尺以下的小型船艇正慢慢的轉用VARTM工藝,但是過去我們并沒有看到總體數量上的增長。”

  Lewit繼續說到:“加工工藝的選擇與部件非常相關。浸漬工藝適合大型部件,例如船身和甲板,或者需要高纖維含量的部件。RTM可能非常適合小型的大量生產的部件,而VARTM以及LRTM、VIP和CCMB工藝適用于中等產量的中小型部件,而且生產出來的部件表面兩側都比較美觀。這些工藝所帶來的負面影響可能就是設計上的變化,這可能會導致模具的重大改變。”

  結構復合材料公司(Structural Composites)目前正在建造一種輕型戰艦(7.8米和11米),這是美國海軍資助的一項”小型公司創新研究(SBIR)”項目的二期和三期工程的一部分。

  “浸漬工藝可以達到海軍要求的可重復性和層壓質量。”Lewit解釋說,“采用創新的浸漬工藝設計,我們將結構重量減輕了40%,而且不需要所謂的高級纖維。我們所做的工作還包括開發新的涂層系統以取代膠衣。我們正在開發一系列新的涂層配方,這些產品可以使我們將延伸率從2%提升到100%。”(延伸率指抵抗表面微裂紋和吸濕性的彈性性能表現。)

  游艇制造商采用VIP工藝

  美國俄亥俄州Painesville的Tartan- C&C游艇公司(Tartan- C&C Yachts)的首席運營官(COO)認為,復合材料和閉模工藝是他的公司能夠提供15年防水保質期的關鍵所在,而其他公司一般只有5年。

  Tracey Roskey在復合材料行業已經有31年的經驗,盡管過去兩年作為Tartan-C&C的COO,他只關注復合材料在船艇方面的應用。他說Tartan-C&C所用的所有復合材料中,70%是浸漬工藝,剩下的30%是混合浸漬工藝,應用范圍包括甲板、船身、襯里和大型的內飾件。這使得5種C&C船型和9艘Tartan船艇轉用閉模工藝,主要是真空浸漬工藝(VIP)。

  “初我們采用的是手糊和噴涂工藝,在1999年開始采用濕式真空袋工藝,但是我們發現,這種工藝比較臟亂,而且給工人的皮膚帶來傷害。”Roskey說,“我們還不斷堅持解決層壓材料中滯留空氣的問題,以及厚壁的不一致問題。”

  “2007年,我們首次在Tartan 3700號上采用VIP工藝,質量提升非常顯著。過去18個月,我們通過嚴格控制粘度、溫度、樹脂/催化劑比例、加工時間和固化率,優化了我們的浸漬工藝,整個浸漬循環中只允許有10%變化。我們在每個部件成型前后都進行校準,以保證一個有限的操作范圍,從而使材料發揮好的性能。這已經將成型之后的維護工作減少了80%。”

  過去數年,Tartan-C&C公司的幾艘特定的船艇在加拿大杯、加拿大海軍杯、芝加哥Mackinac杯、Charleston Race Week和Key West Race Week等賽事上都取得冠軍。去年該公司推出的Tartan 4700反映了生產工藝的另一種改變。

 

  “我們是去年5月份完成第二艘4700的組裝的,并采用了清潔的膠衣,而不是在浸漬成型部件上噴涂顏料。”Roskey說,“這使得我們可以看得到內外層壓板之中的增強材料,從而檢查其均勻性。我們發現VIP工藝可以幫助我們達到較高的玻纖含量,采用我們專有的混合浸漬工藝,單次抽真空就可以達到70%的真空度。第三方評估機構表明,我們的FRP均勻度和密度水平是他們見過好的。”

  “采用VIP工藝制成的復合材料艙口以前要耗費一周,現在可以在一天半之內完成。”Roskey補充,“這是質量的一個飛躍,同時也節約了人力。”

  膠衣可以達到或破壞客戶對船艇的看法,Roskey介紹了一個超清潔膠衣在4700上應用的案例。

  “我們是去年5月份完成第二艘4700的組裝的,并采用了清潔的膠衣,而不是在浸漬成型部件上噴涂顏料。”Roskey說,“這使得我們可以看得到內外層壓板之中的增強材料,從而檢查其均勻性。我們發現VIP工藝可以幫助我們達到較高的玻纖含量,采用我們專有的混合浸漬工藝,單次抽真空就可以達到70%的真空度。第三方評估機構表明,我們的FRP均勻度和密度水平是他們見過好的。”

  “采用VIP工藝制成的復合材料艙口以前要耗費一周,現在可以在一天半之內完成。”Roskey補充,“這是質量的一個飛躍,同時也節約了人力。”

  膠衣可以達到或破壞客戶對船艇的看法,Roskey介紹了一個超清潔膠衣在4700上應用的案例。

  “玻璃纖維有一定的重量,這使得接縫處的玻璃纖維在真空條件下有向上拉的趨勢,因此我們正在嘗試各種辦法,使玻纖在固化過程中可以保持固定不動。”

  在Roskey看來,手糊浸潤過的玻璃纖維就像是在海綿上涂漆。“利用樹脂浸漬工藝,我們在一個大氣壓下吸入樹脂,然后混合型苯酚基環氧樹脂膠衣會在纖維之間的孔隙上形成一層涂層,并填充孔隙。實際的浸潤效果比以前好的多,比其他工藝都好。”

  從市場前景的角度來看,Roseky認為變革還沒有結束。

  “狀態良好的二手船和未出售的新船庫存正在減少,但是更多的OEM和經銷商將會關閉或者大批裁員。去年我們推出了四種新的船型,而且每個月至少建造一艘。但是,沒有兩艘船是相似的,因為我們的業務模式是介于量產和半定制之間的。”

  Tartan-C&C游艇公司通過旗下的Novis復合材料子公司制造碳纖維桅桿和小型吊桿,并將這些部件用作其游艇的標準件。Roskey報道說,這家OEM正與其材料供應商合作,開發目前還沒有在船艇行業應用的特殊樹脂技術。“這些技術能將玻纖的抗沖擊性能提高到新的水平。我們也在解決外飾木質件的維護成本問題,開發新的涂層技術和混合材料,包括復合材料。這些材料上的改進可以降低船艇的總擁有成本,提高消費者的購買意愿。”

  船艇行業用玻纖

  總部位于美國俄亥俄州托萊多市的歐文斯科寧(Owens Corning)公司從2004年開始為閉模工藝提供創新的纖維織物FlowRo(R)和Flowtex(R)。歐文斯科寧工程解決方案的副總裁和總經理Brian Chambers評論說:“這些閉模產品組合反應了材料上的重大進步,成為過渡用開模織物的一種替代產品,這種開模織物在真空樹脂浸漬工藝中的應用效果良好。”

  近,歐文斯科寧為LRTM和CCBM工藝開發了Uniconform?和Multicore?玻纖氈。

  “我們看到船艇客戶采用這些工藝制造了一系列產品,從小型的艙口到大型的游泳平臺。”Chambers補充說,“定制游艇的制造商已經將真空浸漬工藝和夾芯的層壓材料以及編制織物結合起來制造層壓板,玻纖含量范圍在70-75%之間。”

  除了高玻纖含量和良好的表面質量,歐文斯科寧為船艇行業開發的玻纖產品反映了另一種趨勢。

  “我們的一些客戶需要更環保或者‘更綠色’的部件。”Chambers說到,“我們的Advantex(R)玻纖增強材料是不含硼的ECR玻纖,比E玻纖更堅固,采用我們先進的玻璃熔融技術制成,需要更少的能耗和水,氟化物和氮氧化合物的排放水平更低。在復合材料層壓板中使用Advantex玻纖的制造商制成的部件更加綠色。”

  綠色營銷

  其他材料供應商已經注意到了船艇制造商中的綠色趨勢。美國田納西州Collierville市的AOC公司開發的聚酯和乙烯基酯樹脂配方,具有低的苯乙烯含量和有害空氣污染物(HAP)排放量,以及低輪廓性能。該公司的產品線包括Altek聚酯和Hydropel乙烯基酯樹脂,可用于手糊/噴涂工藝、RTM、LRTM和樹脂浸漬工藝,此外還有Hydropel和Vibrin聚酯膠衣。AOC還有一條專門的EcoTek綠色樹脂生產線,S404-60G聚乙烯-對苯二甲酸聚酯和不含苯乙烯的具有觸變作用的聚酯H164-ACAG-40特別適用于船艇行業。

  AOC公司的閉模業務經理Mike Dettre指出,AOC提供既適用于手糊/噴涂工藝也適用于閉模工藝的樹脂產品。

  “我們看到船艇制造商客戶對閉模工藝一直都很感興趣。”他說,“除了低排放特性,RTM和浸漬工藝在材料效率和部件的一致性上有顯著的改進。對于非常大的部件,浸漬工藝大概是唯一的選擇,而中小型部件的模塑商就有更多的選擇。”

  Dettre強調,A級表面質量一直以來都是大多數船艇制造商的重要目標,他指出:“傳統的低輪廓樹脂技術具有較高的放熱溫度,而且高溫對傳統的復合材料模具有不利影響,因此它的應用受到了限制。AOC近推出了一種新的低輪廓船用樹脂R-049-CPF-17,能夠將放熱溫度降低40°F,從而延長了模具壽命。”

  AOC的另一個創新是幫助加工商在更短的時間內生產出更光滑的模具:MoldTruTM LPT-68000模具樹脂可以將A級表面復合材料模具的制造成本和時間縮短70%。由于放熱溫度較低,一次性多可以制造五層模具用層壓板,且不會引起表面變形。傳統的加工方法需要五層獨立的層壓材料,每層都需要一整天的固化循環。

 

  使用這種樹脂的直接結果就是交貨時間更短,原型制造成本和模具成本更低。目前使用AOC樹脂的船艇制造商包括Eco-Tek、Cabo and Hatteras Yachts、Nordic Tugs、Sundance skiffs、SeaRay賽艇、Chaparral Boats,,以及居住艇制造商Catamaran Cruisers。

  “大多數船用復合材料的保質說明通常與膠衣的開裂有關。”AOC膠衣產品負責人Dan Oakley表示。他將Vibrin G515大肆夸獎了一番:“這種樹脂配方提高了強度,且沒有犧牲其他管件性能,特別是熱變形溫度。通常熱變形溫度會隨著強度的提高而下降。Vibrin G515還具有8%的延伸率,幾乎是其他同類膠衣的兩倍。”

  AOC的一種新型膠衣技術正處于后的測試階段,這種膠衣能夠與涂料在光澤度和色彩的保持方面進行競爭。

  “研究結果表明,這種產品的使用壽命能夠達到其他高級膠衣的兩倍。”Oakley說。

  亞麻纖維和低壓固化

  人們通常不會將預浸料看作綠色材料,但是英國Langley Mill 郡的Amber Composites公司反駁了這一點,它的Multiprepg 8020預浸料產品采用了天然亞麻增強的環氧樹脂。這種亞麻纖維織物是來自英國Chesterfield郡Composites Evolution公司的Biotex,初有兩種選擇:400 g/m2的2x2斜紋織物和500 g/m2的平紋織物。

  “船艇制造商對于這種預浸料很感興趣,因為它與玻纖相比,不但能夠減重,具有更好的操作性,而且具有更高的抗老化性能。”Amber公司船用市場部經理Andrew Spendiff報道說:“我們初不知道用亞麻織物能做什么,但是我們很高興的發現,我們能夠輕松地達到良好的浸潤效果,以及良好的縫制和加工性能。”

  一些游艇制造商正在測試亞麻纖維/環氧樹脂預浸料的樣品。

  低壓固化的預浸料也得到了船艇制造商的青睞,例如英國普爾市的Sunseeker公司,該公司在其Model 28摩托艇的超結構上成功采用了Amber復合材料公司(Amber Composite)的E520碳纖維/環氧樹脂預浸料。Spendiff表示,這種低壓預浸料“在加工性能和表面質量上非常具有吸引力,而且重量也大大減輕。在單一部件上,重量可以從一噸多點降低到大約250千克。隨著燃油成本的提高,重量的減輕變得越來越重要。”從設計角度來看,重量的減輕讓Sunseeker可以在Model 28摩托艇上增加一個大型的纏繞成型的窗戶,這極大地增強了船艇制造商的經驗。

  Amber復合材料公司進行的其他創新開發集中在E525上,它的下一代低壓預浸料具有更好的表面質量和操作性能,現在正處于客戶測試的后階段,即將商業化。用于大型結構加工的低壓預浸料具有更長的使用壽命;如果將聚酯膠衣系統和環氧樹脂預浸料結合,可以使客戶在采用他們所偏愛的膠衣的同時,享受到預浸料的良好性能。Spendiff說,這種材料潛在的優勢包括壁厚的降低和部件厚度的一致性、重量的減輕、工藝更清潔、鋪放時間的縮短。該供應商還提供其他的加工系統,從用于直接加工和閉合輪廓鑄造的WB0700環氧樹脂板以及用于插塞和直接加工的膏體。

  Campion公司的Squish工藝

  一個人可以在Campion號的甲板上將船長的帽子到處亂扔,站在“綠色”復合材料制成的部件上。2008年以來,該公司在其新型船艇結構中指定使用Envirez生物基聚酯和Maxguard低排放膠衣,這兩種材料都來自美國俄亥俄州Dublin的亞什蘭性能材料公司,此外還有美國密蘇里州Earth市的Foam Supplies公司的聚氨酯浮選泡沫材料。

 

  Campion船艇公司(Campion Marine)擁有五大品牌55種船型,在30個進行銷售。五大品牌分別是Chase、Allante、Explorer、Svfara和Infinyte,尺寸范圍從9英尺到30英尺。

 

  該公司將回收塑料瓶制成的材料用于縱梁和地板,在制造過程中努力降低總的加工能耗,這使得Campion號在2010年獲得了《船艇》雜志的個環保獎,使Safeguarding號在去年贏得了加拿大安全行船委員會的環境大獎。

  自1974年Campion公司的家族生意自創辦以來,大約90%的制造過程采用的是開模工藝。工藝過程中采用的主要是亞什蘭的Envirez玉米/大豆/聚酯生物樹脂。這種樹脂制成的部件表面延伸率可以提高2.5倍,生物樹脂還具有其他隱性的好處。

  “Envirez的彈性可以幫助部件從模具中脫模,降低部件的張力。”Campion公司的總裁Brock Elliot說,“此外,我們的巴氏硬度值提高了15%。我們相信Envirez給我們提供了固化更好、強度更高的部件。”

  該船艇制造商采用的另外10%的加工工藝包括近使用的真空浸漬工藝。

  Elliott解釋說,該公司現在采用一種液體成型工藝,他們稱之為“squish”,因為當成型油灰在額定夾持壓力下(60psi)被擠出層壓材料時,部件就成型了。

  “我們將用于成型這些部件的生產區域稱作‘Squish Chalet’,一種流行的加拿大飯館,瑞士小屋(Swiss Chalet)。”他解釋說。

  這種工藝以及白色的低密度聚酯基成型化合物Poly-Bond B55-LV是由加拿大安大略省的ATC Formulated Polymers公司開發的。ATC將這種工藝稱作低壓壓縮成型工藝,這種工藝有幾種不同的形式。

  “我們的工藝與我們調配的幾種聚酯成型化合物匹配的特別好,尤其是Poly-Bond B55,它很適合需要良好表面質量的夾芯結構部件,例如船艇艙口蓋、儀表板和硬質頂蓋。”ATC 公司CEO Jean- Pascal Schroeder說,“自2008年以來,我們改進了這種閉模工藝,以便在每個成型周期中更好的控制部件的質量。”

  Lassi Ojanen在交通設備制造行業的復合材料應用領域擁有20多年的經驗,他是ATC公司的一名員工,設計了新型的模具和加工參數,并制造了個采用氣動夾持系統的液體成型工藝(squish moulding)開發工具。

  ATC在2009年早期開始在它的船艇客戶中推廣Poly-Bond B55LV樹脂和這種加工工藝,現在很多船艇制造商在生產過程中采用這種系統。

  據Lassi介紹:“用FRP制成的‘squish moulding’的模具成本與通過傳統手糊工藝制成的相同材質的模具成本相當。ATC在此基礎上增加了一個鋼質加強筋支架和反向壓力栓,以承受模具的閉合載荷,幫助模具保持尺寸的穩定性。氣動夾持系統可以用在幾個模具上,從而降低成本。”

  Schroeder補充說:“這種模具和加工工藝可以適用的生產規模非常廣泛。生產者可以只用一個簡單的機械閉合系統或一個單面模具,Campion Marine曾經這么做過;或者裝配一臺更加精確的模具閉合框壓力機用于大量的生產。”

  就B55-LV而言,Schroeder指出:“對于高度結構化的復合材料部件,我們的成型化合物不是很適合或者說不具有成本優勢。但是,一些靈活的樹脂系統采用這種低壓壓縮工藝就非常適合生產結構部件。部件的尺寸受到模具實際應用中的一些限制。與RTM或浸漬工藝相比,這種低壓壓縮成型工藝不需要技術人員擁有很多經驗,具有較低的加工成本,,可以使用高度填充的化合物,從而得到無變形的接近A級表面質量的雙面部件。”

  Campion公司的Elliott指出:“在這種squish成型工藝中,B55-LV的催化作用在20-45分鐘之內啟動,60-90分鐘之后達到完全的固化。這種模具是不需夾持的,成品部件需要修整。相對于其他閉模工藝,該工藝可以節約大約75%的人工和耗材。”他補充說,“氣孔被消除了,部件的兩個表面都具有A級表面質量,因此不需要拋光。我們的員工不需要將頭伸進冒著煙氣的桶里,因為這種工藝沒有氣味。我們可以簡單的將三維玻纖和芳綸纖維織物整合到層壓板內。”

  事實上,Campion號的小型部件――例如艙口、手套箱、魚柜和冷卻器蓋子――都是用這種工藝制成的。

  船艇市場的發展與Elliott的想法相去不遠:“這一行業的發展非常艱難。”

  Campion公司通過為其他OEM生產模具和部件,向多元業務方向發展,一個實例就是Vector Powerboats(也稱作Kelowna)公司的40英尺長的V40,其船翼可以收縮,有商用和比賽用兩個版本。Elliott將他們公司這種通向綠色制造業務的過程稱作一個連續的旅程,現在他正開展工作,為他的FRP修整創造一個回收來源,并開發生物基的裝飾用泡沫。他說他們的客戶群體正在變化,因為在經濟環境中,消費者的消費意識不但受到外界經濟狀況的影響,而且每種產品對船艇生命周期的影響也帶有更多的個人意識。

 

  船艇中的納米技術

  新一代軍事/安全船艇的原型已經完成海上測試并轉入生產階段,這種船艇非常輕,消耗的燃油也非常少,碳排放可降低三分之二。設計、性能和FRP材料在17米長的無人駕駛淺水船Piranha號上得到了證實,該船由Zyvex技術公司(Zyvex Technologies)(總部在美國俄亥俄州的哥倫布市)位于西雅圖的船艇部門制造。Piranha號達到輕質、堅固、高燃效性能的關鍵是,該公司的Arovex產品中連續碳纖維/環氧預浸料和碳納米管的比例得到了提高,樹脂/碳纖維的比例通常為35-40/60-65,碳納米管比例為1%左右。Arovex中的玻纖有標準的、中間體和高模量碳纖維和玻纖可選,可以是單向織物或編織材料。用于Piranha的復合材料部件是在80°C(180°F)和120°C(250°F)的固化溫度下制成的。

 

  過去七年,Zyvex一直就Arovex和碳納米管的分散問題進行研究。

  “就我們已經投入的開發時間而言,Arovex對我們來說已經是一種相當成熟的產品。”Zyvex公司商業和防御應用部門總監Mike Nemeth說,“我們通過在我們的樹脂系統中添加非常低量的碳納米管,已經展示了佳的硬度和強度。這也幫助該材料保持住了成本優勢和加工的簡便性。”

  他報道說,Arovex在該公司的無人駕駛淺水船項目之前已經在航空航天應用中進行過長期的評估。

  他解釋說:“我們的員工已經深入了解如何使碳納米管改進的Arovex達到佳的固化循環和懸垂性,我們將配方中的纖維含量和樹脂配方始終保持一致。”

  當然,作為反海盜反走私護航艦的復合材料無人駕駛淺水船代表著船艇市場特殊的一種小眾產品,納米科技的引入通常會提高船艇的成本。Nemeth說,Zyvex公司已經與附近的船艇公司接觸,例如Pacific Coast Marine,說服他們在商用船艇的設計中考慮采用納米復合材料預浸料。他這樣表明立場:“我們不是與傳統的船艇制造商或者材料供應商競爭,我們初瞄準的是尺寸更長、能效更高的特殊用途船艇,在這些特殊應用領域,納米復合材料的價值可以得到體現。”他認為Zyvex公司的船艇部門作為一個新的船艇建造商,使他們可以根據客戶的興趣和要求,靈活的將產品線進行轉換。現在他們擁有一套可以采用市場上好的材料進行設計和建造船艇的設備。

  在Piranha成功的基礎上,Zyvex又開發了新的海上平臺,該公司希望在年底之前推出另外兩款產品。其中之一將包括與OEM合作開發的輕質納米復合材料成品船艇部件,初的產品有門和艙口。

  “這些納米復合材料產品與其他同類產品相比,能夠將重量降低60%之多。”Nemeth表示。

  光明的未來

  即使在今天這樣低迷的經濟環境下,使用不同的FRP材料形式和制造方法新建成的船艇,每天都在刷新船艇行業的紀錄。美國馬里蘭州安納波利斯市Eric Greene Associates公司的軍艦設計師、工程師和創辦者Eric Greene觀察到“閉模工藝的本質是創造出輕質超高能效的摩托艇。盡管預浸料一直被用于賽艇來提高終極速度,燃油效率和綠色流動現在已經成為重要的因素。”

  Greene關注著多個涉及到大型軍用、商用和休閑艦艇復合材料部件的工程項目。

  “在我看來,采用閉模工藝來制造高能效大型游艇用的復合材料部件,事實上擁有非常廣闊的前景。”

  “重量的減輕是關鍵。”結構復合材料公司(Structural Composites)的Lewit表示同意,“如果我們能夠減輕船艇的重量,我們就能夠減小發動機的尺寸,這樣一來就能夠產生螺旋效應,使我們終能夠降低船艇的成本,提高燃油效率。我們需要創造出下一代的輕質高能效船艇來重新振興船艇制造行業。閉模工藝可以減少部件的變形,因此我們可以采用在結構上更加有效的設計方案。”

  “閉模工藝已經改變了我們的制造設計方式。”GRP專家Andrew Cocquyt總結說,“過去五年,我已經設計了一系列24米長的高速碳纖維船艇。采用真空浸漬工藝后我們發現,像重量和強度等特定性能能夠很好的得到控制。此外,通過制造真空浸漬專用的模具并采用CNC裁切裝置,建造過程可以更快,在建造的階段可以顯著縮短工作時間。在這一系列的第三個船身中――一個用層壓板制成的夾芯船身――船身層壓板是在準備模具的兩個星期內完成的,終的重量達到了250磅的設計目標。我清楚地記得,在上世紀80年代中期我用16小時手糊而成的預浸料,然后是慌亂的用真空袋抽真空,后在每種材料凝膠之前去除多余的樹脂。盡管我們對于開模工藝非常精通,但是這一切太瘋狂了。”

  他還不能對所有的事情表示完全了解。“過去十年我們在船艇市場實現了量的飛躍,我認為當整個行業都具備閉模技術、自動化操作、CNC和CAD能力,并促使這一切變得成熟,成為主流時,我們將在短期內達到一個穩定的平衡狀態。雖然我們還需要幾年的時間來獲得足夠的技能,來確保目標的實現,但是這一天會到來的。”

 

透過上述文章的介紹

無論是碳纖維板材還是其他複合材料,產品的後加工品質,一直以來都是製造廠爭取客戶訂單的關鍵

因為好的加工品質才能讓客戶的產品精細度更好

過去以量取勝的策略在現在的環境上,對於一般產品可能還適用~

但是對於精密產業與複合材料的廠商而言

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瑞士ZUND數位切割機為全球最頂尖數位切割機品牌,也是世界知名品牌指定合作的切割機臺

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營業時間: 星期一 - 星期五: 9AM - 5PM
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