【汽車】雷電復材開發自動化連續工藝以制造復合材料陸基裝備
陸基防御裝備一直是復合材料難以打入的市場，這類產品往往主要使用傳統坦克設計和材料。加拿大雷電復合材料技術公司（Thunder Composite Technologies）總裁、哈勃技術公司工程經理Andrew Glover表示，若想進入這個市場，必須真正擁有一套具有成本競爭力的自動化系統，或者一些可以實現自動化的獨特低成本工具。陸基武器裝備正在尋求減輕重量，但裝備制造商并沒有大筆預算開發一套史無前例的自動化系統以取代目前正在使用的手動鋪層工具。
陸上系統涉及的國防裝備領域與航空航天國防市場完全不同，后者已經全面邁入復合材料領域。國防工業領域實際上與重型卡車市場在本質上非常相似，一些車輛平臺使用部分相同的鋼制模具。例如，用于特定小卡車車頂結構的工具可能用于防務用車輛上的類似部件。
憑借在汽車領域復合材料自動化、大批量工藝方面十多年的經驗，雷電復合材料技術公司近實現了進入國防市場的目標，為航空航天和國防裝備領域公司通用動力新研發的自動化、全電動坦克開發懸架系統和復合材料半板簧。
進入汽車行業：自動化、連續的復合材料工藝
哈勃技術公司（Harbour Technologies）是一個家族企業，50多年來一直致力于為各種制造流程構建自動化系統，其客戶遍及汽車、航空航天、國防、醫療、核工業零部件制造等領域。
雷電復合材料技術公司于2009年從哈勃公司拆分出來，哈勃公司為其提供了復合材料部件原型設計、工程化、生產和加工，以及自動化設備和模具制造技術。歸于自動化設備，該公司既可以為內部生產開發一條定制的自動化生產線，也可以為客戶的工廠提供制造系統。
哈勃公司和雷電復合材料技術公司一共運營了4個生產設施，擁有約80000平方英尺（7432平方米）的制造空間。運營過程中的整套生產設施具有全套完整的產業鏈，不僅能夠設計和工程化生產產品，還設計、構建整個生產系統。
這種對自動化的重視，以及靠近美國密歇根州底特律的地理優勢，該公司能夠迅速進入車輛復合材料原型設計和生產市場，包括板簧、轉向軸、防傾桿等。
對于主要的板簧組件，雷電復合材料技術公司使用了一種稱為混合拉擠成型的工藝——本質上是一種用于連續拉擠可變厚度復合材料部件的自動化系統。該工藝具有高度可擴展性，可以以相對較低的成本實現大批量生產，每個零件的制造周期時間低至3到4分鐘，具體取決于應用部位。
這套系統從傳統的拉擠成型工藝開始，利用連續纖維生產厚度均勻且纖維與樹脂比率高的零部件。這種均勻的拉擠“芯材”被移動到一個輔助系統中，該系統將濕潤的連續粗紗纖維纏繞在原始部件周圍，從而形成更堅固的部件，并根據應用要求定制材料性能。其中第二步類似于纖維纏繞系統，但擁有更多的控制。整個系統沿著零部件移動，是一套CNC控制的系統。工程師能夠以軟件中確定的角度，選擇性地將單獨的粗紗添加到核心結構上。加熱模具將沿著系統移動，并牽引材料穿過終固化形成成品部件。
為了優化復合材料板簧設計，雷電復合材料技術公司開發了一套軟件程序，對鋼質板簧進行逆向工程。將鋼制部件的機械性能輸入到軟件程序中，然后生成一套與復合材料板簧可對比的數字模型，以此為依據設計新材料性能并進行結構優化，以防止發生故障。這套系統的獨到之處在于它減少了工程類工作量，因此可直接推出了一款真正面向應用的產品，可直接應用于彈簧應用。
使用該軟件及混合拉擠成型工藝，雷電復合材料技術公司為汽車市場的各種應用和客戶生產了復合材料板簧和半板簧。
終，這些知識和技術儲備，轉化為了陸基防御市場的機會。
下一代國防車輛中復合材料擁有的機會
雷電復合材料技術公司表示，下一代陸基防御系統追求更小、更易運輸、電池供電和自動駕駛等性能，可能為復合材料進入市場提供更多機會。
下一代防御車輛正在開發中，其外觀和操作方式與傳統載人坦克不同，而這正是復合材料可以打入市場的機遇。這種車輛計劃全部采用電驅動并具備自動駕駛功能，可遠程遙控行駛。車輛變得越來越小，越來越隱蔽，消除人為因素后不必擔心車輛的生存能力。車輛所需承受的有效載荷與傳統車輛完全不同。
與普通的商用汽車市場一樣，陸基防御車輛也可以從復合材料帶來的減重效益中受益，不過，廣泛使用復合材料的目的并不是節省燃料或提高續航里程，而是更有效地通過陸路或空中運輸坦克。當陸基防御裝備變得足夠輕便時，在單次運輸過程中就能夠運送更多裝備。
雷電復合材料技術公司表示，在過去的幾年里，該公司的產品已經成為國防市場的選，一些企業希望將鋼制零部件使用復合材料重新設計，公司承擔的其中一個項目是生產一系列用于國防車輛的碳纖維復合材料油箱底殼，其中包括一種獨特的樹脂系統，可在高溫下實現高性能。該部件是利用雷電復合材料技術公司開發的低真空樹脂傳遞模塑(RTM)系統制造。該系統使用成本相對較低的工具，可以實現A級表面處理。
2018年底，通用動力公司與雷電復合材料技術公司接洽，為10噸級遠程控制電動坦克原型車設計和制造全懸架套件，其中包括通過該公司的混合拉擠工藝，使用玻璃纖維復合材料制造每輛車使用的8個復合材料半板簧。該套件于2021年完成，混合了鋼、鋁和復合材料部件，所有這些部件均由雷電復合材料公司內部設計、制造和加工。
雷電復合材料技術公司和哈勃技術公司預計，隨著陸基防御市場繼續向便攜式、自動駕駛汽車的發展，復合材料更多應用機會將會出現，而自動化制造流程將是關鍵。
與此同時，兩家公司繼續為其車輛和國防領域復合材料客戶開發自動化流程。例如，雷電復合材料技術公司正在開發一種全自動、連續的螺旋彈簧制造工藝，可以使用快速轉換工具制造任何尺寸的線圈。該市場預計由非常廣闊的應用前景。2012年以來，該公司一直在研究該系統，目前已經到了準備開始系統生產的工程節點。
