2015 夏季期刊

TPRC:有关热塑材料的专业知识

位于恩斯赫德的热塑复合材料研究中心 (TPRC) 由 TenCate 在 2007 年与合作伙伴(飞机制造商波音公司、飞机零件制造商 Fokker Technologies 和屯特大学)联合成立。 TPRC 是一个开放式创新中心,专注于针对飞机行业及交通、工业、能源和医疗保健的辅助高级应用的热塑复合材料的研发。 

由于客户希望使用重量更轻、更具成本效益且更环保的材料,因此对热塑复合材料及其潜在应用的兴趣正在稳步上升。 这些复合材料重量轻、结实坚固、可持续利用且可循环使用。 燃油消耗量是构成飞行成本的主要因素。 波音公司的目标是加快热塑复合材料技术的开发并提升使用热塑复合材料制造产品的速度和效率。 这将需要价值链发展和成熟。
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Harald Heerink(左)和 Bert Rietman
 

“由于我们在制造若干产品中已经获得特定知识并且提供了支持,其他公司现在知道在哪可以找到我们”,总经理 Harald Heerink 和业务开发人员 Bert Rietman 告诉我们。 “有必要了解此流程并巩固我们的地位。 这将产生持续影响。 虽然热塑材料的客户群数量仍然较少,但是我们已经吸引越来越多的客户。 荷兰是热塑材料的主要推动者,尤其是通过 TenCate 和通过塑造品牌 TenCate Cetex® 并将其推向市场。” 

汽车行业  

TPRC 目前亦非常重视汽车行业。 采用纤维增强的热固复合材料目前已经在更多高档汽车和一级方程式赛车上小批量使用。 但是这种材料不太适合大批量生产。 “原则上,汽车行业可以更快地扩大对热塑复合材料的使用。 这是因为从长期运行状况来说,比如,疲劳、蠕变和退化,这种材料更容易满足要求。 仅仅在三年前,Harald Heerink、Bert Rietman 和其他人员还只为 TPRC 付费成员进行技术路线图研究,而现在,他们正在开展双边项目 - 主要是为汽车市场提供服务。 这似乎是一个双赢局面: “航空航天工业将从中受益,而汽车工业亦能获益良多。 利用热塑复合材料制成的每个汽车零件将能够实现更轻的重量和更低的成本。” 近期更是迈出了重要的一步:由于转化流程模型得到改进,现在可以预测褶皱变形,从而能够避免在最终产品中出错。 褶皱属于瑕疵。 其中一个设计和消除产品褶皱的方法是按特定角度将各纤维层置于模具中。
 

从发展中学习
波音公司非常支持在汽车工业中发生的转变,Harald Heerink 表示。 “背后的原因是当数量增长后,价格可能会下降。 汽车工业中的所有 OEM 均对轻重量有迫切的需求,这是欧盟排放标准的要求使然。 轻重量是实现更低排放的一种方式,如同驱动系统和空气动力学一样。 有很多材料可以选择。 热塑材料是相对较新的材料,因此要让市场完全接受此新技术还需要一些时间。 我们希望热塑材料取得重大突破,尽管这始终需要经过与高强度钢材等材料混合使用的一个过程。 航空航天工业可以借鉴这种材料在汽车工业中的发展,例如自动化、生产工艺和二次成型。 通过将热塑材料成型与注塑成型相结合,从而实现额外的精加工和功能性。 然而,我们在对汽车工业保持关注的同时绝不会偏离我们的核心研究计划。 我们必须继续保持前进的动力,因为这是我们取得成功的基础。 这也是我们努力与汽车合作伙伴(如 tier 1 及材料生产商)联合推动 TPRC 的原因,以此为前提,我们才能够对价值链进行相应的调整。 然而,汽车工业尚未达到这一发展高度。”

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Evan Vruggink
TPRC 已经取得了一些成果:知识的增长和轻型汽车座椅,他们相信这是“非常重要的部分”。 他们表示,“实现双曲面非常困难,在汽车座椅中同样如此”。 通过按照特定的方式将纤维置于模具中,可以制造出没有褶皱的产品,并且可以预测产品特性。 我们将继续优化这一工艺,在这方面我们已经取得领先地位。 我们的客户目前正在为 OEM 提供这种座椅。 座椅的生产在 90 秒内即可完成,相对于传统工艺而言,这是一个具有重大意义的突破。”

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