Prodrive團隊與AMRC復合中心的Hannah Tew合作

 

       Prodrive Composites公司成立于1984年，在英國擁有500名雇員，為汽車、航空和海洋工程提供創新的工程解決方案。它還參與設計和制造先進的輕型復合材料，廣泛應用于汽車、賽車、航空航天、海洋、國防和其他專業領域。

 

       該公司一直與謝菲爾德大學先進制造研究中心(AMRC)的研究工程師合作，研究其P2T(從初級到高級)的理念。P2T是一種用于制造可回收的復合材料部件的工藝，能夠在充分保證原始部件的各項性能不受影響的前提下，滿足業內對其使用壽命的要求。換而言之，這種工藝所帶來的影響不僅僅是一次回收，它可以延長復合材料部件三倍或更多倍的使用壽命。

 

預壓階段的空白閥蓋

 

       AMRC復合材料中心合伙人負責人漢娜•圖(Hannah Tew)表示，她的團隊長期以來一直在與Prodrive Composites合作，推動可回收復合材料工藝的研究。他們首先關注的是利用自動化生產工藝，攤薄復合材料部件的成本。他們還著重研究了材料本身的可回收性，盡可能吸引來自應用行業的關注。漢娜表示說:“從目前的壓力測試結果看來，這種工藝具備一定的可行性。我們會繼續支持Prodrive Composites公司，推進復合材料部件的自動化回收利用。”

 

       由于P2T工藝本身不需要加熱或加壓，因而不需要高壓釜，進而降低了成本，無需大量投資即可擴大生產規模。該工藝使用的是反應熱塑性樹脂，而不是傳統的熱固性樹脂，在催化劑的幫助下與纖維結合形成固化的板材。

 

壓頂的引擎蓋

 

       Prodrive Composites認為他們是第一家利用再生纖維開發這種技術的公司。這項技術之所以誕生，是源于Prodrive Composites與一家汽車行業客戶的合作。當時，這個客戶提出的要求是希望開發一款與傳統復合材料相比更加環保的高性能結構材料。

 

       Prodrive Composites首席工程師約翰•麥奎利亞姆(John McQuilliam)表示：“在當今的復合材料領域，材料使用壽命結束后的回收利用是最大的挑戰之一。”這個問題也困惑著汽車制造商和更多其他的行業，比如海運行業。在那里，舊的玻璃纖維船經常被拆解，然后被送到垃圾填埋場。回收利用的難處在于業內普遍采用熱固性樹脂，而熱固性樹脂難以回收。“我們一直與AMRC保持合作，已經通過自動化的創新工藝生產了一系列大型試驗面板。與現有的金屬或復合解決方案相比，P2T工藝的獨特之處在于降低了模具成本，縮短了交貨期。”

 

       傳統復合材料行業的做法是向客戶提供“預浸料”(預浸了樹脂的編織纖維板)，然后客戶將其置于模具中生產3D部件，通過加熱和加壓固化的方式實現最終成型。在這個過程中，熱固性樹脂是供應鏈中重要的一環。然而，考慮到業內對環保越來越強烈的需求，尋找新的替代材料迫在眉睫。

 

       利用P2T工藝生產復合材料的最大優點是可以多次回收利用。當初始纖維首次投入生產時，具備最好的機械性能，適合用于生產高載荷的結構部件；當這些結構部件到達使用壽命之后，其所含纖維（也許還有部分樹脂）可以被回收，用于生產汽車面板等非結構部件；當這些非結構部件（很可能是熱塑性的）再次達到使用壽命之后，可以對其進行小段切割，并重塑成為適合于3D打印的原材料。在這之后，3D打印部件還可以被多次回收，投入再生產。