JEC 2023亮點回顧：回收、生物復合材料、小型設備和不斷擴張的品牌……
CW雜志高級技術編輯Ginger Gardiner總結了今年會上的一些熱門話題，從無數初創公司的新型生物復合材料和回收技術解決方案到老牌公司的
圖片來源（從左上角順時針數）：Ranger，Carbon Axis，TAFNEX，CW，Nova Carbon拍攝。
隨著疫情消弭，JEC World 2023似乎恢復到了往日的活動水平，為新的復合材料產品和技術提供了人們預期的“
01 /New recycling
新回收技術
Nova Carbon展示了其回收的碳纖維半成品（左），以及合作伙伴MANIFICA的rCF（中）和迪卡儂的原型跑鞋（右），據報道，這是其首次使用碳纖維復合鞋底/板。圖片來源：CW
Nova Carbon（法國波爾多）是歐洲財團MANIFICA Recycling的子公司，在JEC World的Startup Booster（創業助推器）區域展出。首席執行官兼聯合創始人Hugo Cartron表示：“我們正在從干廢料或解聚碳纖維增強聚合物產品中回收和重新排列碳纖維。因此，我們保留了纖維的長度和性能。我們是用回收的碳纖維[rCF]制造半成品的紡織專家。我們的長纖維調校技術已由波爾多大學開發并獲得專利。他們開發的設備生產由rCF制成的連續纖維帶。Nova Carbon將繼續開發這項技術，以大規模生產rCF半成品。”
Nova Carbon展示了其合作伙伴MANIFICA重新校準的rCF干纖維帶和使用該材料制成的原型，包括MANIFICA與法國體育產品創新者迪卡儂（Villeneuv-d'Ascq）共同制造的CFRP鞋底，以及另一位關鍵合作者Epsilon Composite（法國梅多克Gaillan）用重新校準的rCF帶制成的第一塊拉擠平板。
PhYre回收碳纖維（左）由Extracthive使用專利溶劑解工藝生產，據稱該工藝可以使用熱固性或熱塑性復合材料將纖維長度保持在80厘米及更長。圖片來源：CW
PHYre是Extracthive（法國Sorgues）生產的一種高質量、低環境足跡的再生碳纖維。"自2016年以來，我們一直在開發一種復合材料的回收方法，基于一種創新的溶解過程，"總裁Frédéric Goettmann說。"這種專利工藝可以生產出干凈的、無損傷的碳纖維"。該公司引用了與原生碳纖維相同或更好的模量和斷裂強度。"我們的工藝也比熱解法使用的能源少得多，每公斤纖維的碳足跡減少約4.5公斤二氧化碳。我們的目標是繼續開發，以進一步減少碳足跡"。
從2018年到2022年，通過三個不同的國家和歐洲資助項目，Extracthive已經從每天1公斤（1公噸）擴大到100公斤（1噸）。目前，該公司正在調試一臺工業規模的演示機，目標是在2024年達到每天20噸rCF，計劃到2025年達到每天500公噸，并分別在2028年和2030年安裝第二個和第三個工廠。
Goettmann說：“我們仍在開發使用這種rCF的應用程序。”。“我們可以回收整片紡織品，并正在法國賽車艇上演示這些紡織品的使用。我們還演示了在BMC（散裝模塑化合物）中使用切碎的rCF環氧樹脂，然后可以用于醫療應用，如X射線臺。我們可以將纖維長度提高到80厘米，當然，使用適當尺寸的反應器，甚至1-2米也是可行的——但目前制造商只要求長度為3-50毫米的rCF。”
他繼續說道：“我們還與一家生產氫罐的公司合作，實施我們的技術，以解開他們的罐并回收碳纖維。”。“我們回收了溶劑解過程中使用的90-95%的酸，也采用了熱回收。我們的工藝可以用于各種熱固性和熱塑性復合材料，我們也可以回收聚合物。”
使用rCF“類鍛造”預浸料制成的ReCarbon面板（左）、rCF/PP有機片材和熱成型泡沫芯夾芯板（右下）。圖片來源：CW
ReCarbon（意大利Busto Arsizio）成立于2022年，但其起源可以追溯到4-5年前，當時該公司總裁Paolo Grati開始收到其復合材料咨詢公司GPMC客戶對回收解決方案的請求。
ReCarbon項目經理Patrick Pacchetti解釋說，GPMC召集了一個專家團隊，并開始與主要回收公司合作。他補充說，ReCarbon在這些回收公司和實際工業市場之間提供了至關重要的聯系。“我們在碳纖維回收鏈中‘閉環’。我們現在生產熱固性（預浸料）和熱塑性形式的rCF中間產品。我們的Replate有機片材寬達1.3米，長超過2米。與原始玻璃纖維/PP LWRT（輕質增強熱塑性塑料）相比產品，我們的rCF材料的硬度是其4-5倍，這使得車底和門板、輪罩等典型應用的重量減少了45%。”
ReCarbon還有一系列產品，使用100%rCF和熱固性環氧預浸料，由熱熔浸漬生產線制成。帕切蒂說，這些材料可以在120°C下熱壓罐固化1小時。“對于特定的模具應用，50-70°C的固化溫度也是可能的，而150°C的5分鐘固化用于壓縮成型。我們還開發了一種使用短切rCF的‘類鍛造’版本，類似于SMC（片狀模塑化合物）產品，但可以在高壓釜或壓機中分別在6-7巴和30巴的壓力下進行加工，而SMC工藝則幾乎為100巴。”
此外，ReCarbon提供其復合三明治產品的Recomb系列，使用熱固性和熱塑性rCF表皮和芯（蜂窩、泡沫）的不同組合。其中包括一種完全熱塑性、可熱成型的夾層板，由rCF蒙皮和PET泡沫制成。
HRC中國恒瑞集團展示了使用其內部生產的rCF/PP材料制成的壓模零件，包括用于汽車CFRP車輪的插入件（頂部）和混凝土模板面板（底部）。圖片來源：CW
HRC集團（中國上海）為汽車、航空、建筑和工業市場提供先進的復合材料解決方案。除了展出一架X2 eVTOL飛機（它為原始設備制造商小鵬匯天XPeng HT Aero（中國廣州）生產100多個CFRP部件）外，HRC還展示了其在再生碳纖維方面的最新發展。該公司50,000平方米的主要生產設施位于常熟，離上海大約90分鐘的車程。"歐盟銷售/項目經理Slavko Karas說："除此之外，我們最近還增加了一個20000平方米的航空工廠，該工廠擁有一個基于熱解的碳纖維回收系統，以及一條預浸料生產線和一條SMC生產線，用于重新制作rCF。他指出了展出的兩個使用RCF/PP材料的應用。第一個是CFRP汽車輪轂的嵌件，它的外殼是預浸料，背面是RCF SMC。第二個是用切碎的rCF/PP材料用壓縮成型法制作的澆筑混凝土的模板。"這種成型模具可以使用200-300次，"他解釋說，"而木制的只能使用兩次。"
02 /New biomaterials
新型生物材料
自1969年以來，Ranger公司（意大利Briosco）一直從事SMC工具制造、零件成型和工程，2002年增加了樹脂傳遞成型（RTM），并在2015年創建了一個復合材料開發中心。2023年，它推出了由生物樹脂和天然纖維制成的綠色模塑料（GMC）。
Ranger現在提供一個生物復合材料初創企業加速器，提供其從可行性到商業計劃、材料到制造和投資者的專業知識。一個例子是初創公司Hikari，它將GMC用于Hedera室內園藝系統。
Ranger開發的綠色模塑化合物。圖片來源：Ranger
GMC是由亞麻纖維浸漬聚酯樹脂制成的，其中50%的重量來自可再生資源。傳統BMC/SMC中使用的礦物基填料已被來自食品生產的加工廢料所取代。Hikari與意大利費拉拉大學的聚合物和復合材料系合作完成了對GMC材料的研究，確定生產過程中的二氧化碳當量公斤數從傳統SMC/BMC的2243降至GMC的938--減少了≈60%。
Dongnam Realize公司（韓國大田）從2022年JEC世界大會的初創企業助推器獎得主過渡到今年擁有自己的展位，展示其CXP纖維素交聯聚合物。CXP顆粒由林業副產品或植物物質制成，據說可用于傳統的注塑機和擠壓機，價格與傳統塑料相似。然而，它是無毒、無污染的，如果燃燒會像木材一樣燒焦，并且可以回收。CW最近報道了Anybrid（德國德累斯頓）在其機器人包覆/注射成型技術中對CXP材料的試驗。Dongnam Realize對這種試驗非常感興趣，并正在尋求擁有增強劑和填充劑的合作伙伴，以開發一系列CXP復合材料。
03 /更小的設備，更好的可持續性
Carbon Axis全新Xplace²AFP頭。圖片來源：CarbonAxis
Carbon Axis（法國拉羅謝爾）再次展出了其XCell自動纖維放置（AFP）系統，但今年展示了其新的XPlace²模塊化AFP頭，該頭帶有機載線軸，可安裝在更大的機器人上制造更大的部件。"該機頭的想法是為客戶保持模塊化和靈活性，因此他們可以選擇不同的線軸配置，并適應他們的應用，"Carbon Axis聯合創始人Chiemi Avila Mori解釋說。"新的機頭將在2023年底之前作為一個獨立的單元提供，并將被集成到我們正在開發的新機器中。"
Meccatronica公司的E-Form伺服電動壓力機提供高質量的復合材料零件生產，能耗降低75%。圖片來源：CW
Meccatronica（意大利Preganziol）展示了其E-Form系列伺服電動壓力機，可提供高質量且節能的復合材料零件熱成型。作為傳統液壓機的替代品，E-Form全電動技術可減少高達75%的能耗，由于沒有閥門、管道或油處理，減少了維護，提高了清潔度和精度。可用的成型力范圍為20至100噸，工作溫度高達220°C。每個板的專用和自主溫度調節器是整個系統設計的一部分，用于高質量復合材料部件的可靠性和再現性。
與碳纖維生產過程中用于氧化的傳統中心到末端的氧化箱（底部）相比，OneJoon端對端氧化箱可減少能源使用并提高工作效率。圖片來源：CW
OneJoon（韓國水原）生產各種熱加工線，包括氧化爐，這是碳纖維生產過程中最大的能源消耗。在JEC 2023上，OneJoon重點介紹了其新型端到端氣流氧化爐，與傳統的中心到端氣流爐相比，該爐減少了能源使用，提高了效率。后者使用中央充氣室將加熱的空氣從氧化爐堆的中心分配到每一端。典型的3米寬碳纖維氧化生產線使用三堆兩個氧化箱，其中每個中央到末端的氧化爐需要兩個風扇和兩個燃氣燃燒器/電加熱器組。端到端氧化爐將該設備一分為二，只需要一個風扇和一個燃燒器/電加熱器組。中央增壓室也被取消了，這使空氣流動并改善了空氣分布。這有助于使聚丙烯腈（PAN）原絲纖維均勻氧化，這是提高整體工藝效率和最大限度地降低火災風險的關鍵。
04/老品牌新產品
作為一家公司，bigHead粘接緊固件公司（英國維伍德）因其在連接復合材料方面的知識而長期受到尊重。在JEC 2023上，bigHead作為Bossard集團（瑞士楚格）旗下的兩個以復合材料和塑料為重點的品牌之一進行了展示。Bossard專注于解決復合材料緊固的挑戰，與航空、汽車、電動汽車（EV）、鐵路和能源行業的設計師、制造商和裝配商合作。
展出的另一個品牌是MultiMaterial Welding（瑞士比爾），這是一個創新的緊固技術平臺，可實現輕質、多種材料的設計。應用包括取代由Nomex或PP熱塑性蜂窩芯制成的輕質夾芯板中的膠合連接，從而實現航空航天和其他行業標準的認證。其他系統可以連接不同的熱塑性塑料以及非常薄的材料（<2.5毫米），而不會產生痕跡。
這個過程也非常迅速，據報道只需1秒，而且可以完全自動化。此外，通過消除粘合劑，MultiMaterial Welding能夠在產品使用/使用壽命結束時回收產品。
三井化學（日本東京）是一家知名的復合材料應用聚丙烯供應商，包括長玻璃纖維增強（LGFPP）化合物和塔夫納碳纖維增強聚丙烯UD膠帶。Tafnex是使用臺塑（臺灣臺北市）的碳纖維和三井化學開發的一種特殊等級的聚丙烯制成的，并為碳纖維上漿，“這保證了UD膠帶的充分浸漬，因為通常情況下，碳纖維很難與聚丙烯材料結合，”RenéLaschak Pinto Gonçalves解釋道，Mitsui Chemicals Europe新業務開發復合材料和移動性技術專家。
Mitsui Chemicals Tafnex材料（右上角，順時針）包覆成型管，其短切膠帶片材的美學演示，由回收汽車保險杠梁制成的長纖維熱塑性塑料（LFT）顆粒，以及由Tafnex生產廢料制成的Junichiro Yokota Studio長椅。圖片來源：CW
在JEC World 2023上，通過展示熱成型/熱壓復合材料零件和片材，探索了Tafnex的可能性，這些零件和片材使用Inometa（德國赫福德）制造的短切Tafnex膠帶和管道，并使用Anybridge的機器人ROBIN系統進行過二次成型。橫田純一郎工作室設計的長椅和座椅說明了塔夫納在家具和消費品中的潛在用途，這些長椅和座椅使用波紋U形模塑件嵌套，以提供幾何鎖定和剛性。這些Tafnex結構具有類似于大理石或黑色石英的美學飾面，但重量僅為其一小部分，具有高剛度和強度，并具有韌性和防水/耐化學性。這些結構也可以與包覆成型技術一起使用，以結合熱塑性塑料的美學和功能化。成型家具還通過組合和熱成型塔夫納生產過程中產生的芯片來證明其可持續性，這些芯片以前被當作廢物處理。
Tafnex的可回收性也已通過將片狀材料廢料和報廢零件粉碎成長纖維熱塑性塑料（LFT）顆粒以在注塑中重復使用而得到證明。一個例子是一個汽車保險杠橫梁，它之前由三井化學子公司ARRK Engineering（德國慕尼黑）設計和測試，該公司在全球擁有50多年的經驗和位置。ARRK工程公司使用Tafnex設計的保險杠梁進行了整車碰撞模擬，然后通過演示器的制造和物理測試進行了驗證。
三井化學也在開發一種生物基聚丙烯，該聚丙烯將使用Neste RE 100%生物基碳氫化合物來代替部分化石原料。該公司于2022年宣布，其子公司Prime Polymer正在商業化生產這種生物質PP。
（編譯：賽奧碳纖維；來源：CompositesWorld、JEC）
