復合材料的工業應用包括大型模塊化儲罐(左上)、耐腐蝕泵(右上)、更耐用的運輸托盤(右下)以及生產周期更短的工具夾具(左下)等(圖片來源，左上起順時針依次為：Toro Equipment, KASE Pumping Systems, PalletX, 《增材制造》)

復合材料固有的耐腐蝕性，加上輕質、耐用、可訂制及其他優勢，使其成為許多工業應用的理想選擇，從制造工廠使用的機器和工具，到輸送腐蝕性物質的泵和儲罐。

盡管在某些應用中，人們仍然使用傳統的、歷史悠久的材料，如金屬、某些廉價的塑料或木材，但這些應用其實可以通過改用復合材料來獲得更高的性能或效益。

《復合材料世界》近期報道的一些進展表明，在某些應用案例中，傳統材料已被成功重構，變成了更高效、更輕質、更強大的復合材料版本，這些應用包括工業泵、儲罐、貨運托盤、工具和夾具等。

耐腐蝕的超輕泵

KASE Pumping Systems(簡稱KASE，美國賓夕法尼亞州科茨維爾)是一家通過材料創新改變工業泵制造范式的公司，其具體做法是，用高性能的碳纖維復合材料替代傳統上用于制造消防車水泵的鑄鐵材料。

KASE Pumping Systems的RFP6消防車水泵(左)及其設計用于運行的Rosenbauer America消防車之一(右)(圖片來源：KASE Pumping Systems和Rosenbauer America)

消防車水泵是相對龐大且復雜的系統，必須具有極高的耐用性——因為它們主要用于緊急情況，并且需要在各種難以預料的條件下正常工作。它們還需要足夠輕以便于運輸，滿足貨車載重限制要求，并且在某些情況下要能夠處理像鹽水這樣的腐蝕性物質。所有這些，都促使KASE開始采用專利的樹脂傳遞模塑(RTM)工藝來設計并制造碳纖維復合材料的泵體部件。

KASE迄今為止最具雄心的設計之一是RFP6，據稱擁有美國國家消防協會(NFPA)認證的全球最高流量能力評級——每分鐘6500加侖，而自重卻不到200磅(相比之下鑄鐵泵為600-1200磅)。

“我們最大的成功是，能夠將復合材料這種新型材料技術引入到一個高度成熟的工業市場中。”KASE的總裁Kyle Chandler說道，“消防行業都知道，根據設計布局的不同，整個水泵、歧管和齒輪組件的重量可能超過2000磅，而我們使用CFRP可以將其重量減輕高達70%。”

雖然該公司最初以生產消防車水泵起家，但也計劃將業務擴展到能源和其他工業領域所需的具備抗腐蝕性的泵產品領域。

更輕、更耐用的運輸托盤

幾十年來，常見的運輸托盤多由木材或塑料制成，金屬托盤則被用于特定的應用場合。然而，這些材料本身存在固有的局限性：木材笨重，且容易膨脹、發霉、蟲蛀和腐爛，而塑料則可能不夠耐用，容易因撞擊和/或低溫而碎裂，并且通常無法修復。據《復合材料世界》的撰稿人Michelle Maniscalco的報道，PalletX s.r.o.(捷克伊赫拉瓦)開發了一種更輕質的、模塊化的碳纖維復合材料運輸托盤設計，解決了這些問題。

該公司的首款產品是LOG Point Pallet。“LOG是物流的縮寫。制造商們將他們的貨物放在托盤上，然后運往物流中心，再送到商店、工廠等。托盤是確保貨物快速安全運輸的關鍵組成部分?！痹摴緞撌既薊va Kratochvílová解釋道。

PalletX 的第一代設計(左)和LOG Point Pallet的最終配置(右)(圖片來源：PalletX)

PalletX與CompoTech（捷克蘇希策）合作，采用CompoTech的先進纏繞技術，開發制造了碳纖維復合材料的托盤。據稱，LOG Point Pallet僅重7.5公斤，卻能夠穩定可靠地搬運多達4噸的貨物。

Kratochvílová表示，雖然復合材料比木材或塑料更貴，但其帶來的各項優勢使其物有所值?！氨热?，我們的托盤重量更輕，從而增加了可運輸的貨物量。”她說道，“因此，在花費相同成本的情況下，車輛可運輸的貨物更多。此外，我們的輕質托盤更適合人工搬運，它們的重量類似于飛機上的隨身行李?！彼硎?，這些復合材料的托盤還非常適合自動化的搬運流程，因為與傳統方案不同，這些復合材料的托盤具有一致的重量和形狀。

更寬幅、更快速、更高精度的切割機

Kongsberg Precision Cutting Systems(簡稱Kongsberg PCS，挪威康斯伯格)致力于通過開發更寬幅、更快速、更高精度的數字系統，來幫助大批量生產平板包裝、瓦楞紙箱和展示材料的加工生產商降低運營成本并提升生產力。這些自動化機器配備了一個龍門架，使得由齒輪驅動的切割頭能夠在寬大的工作臺面上往復快速移動，將下方的材料切出所需的形狀。

與研發合作伙伴CompoTech合作，Kongsberg PCS推出了Ultimate數字切割機，該機配備了最新一代的CFRP龍門架，能夠高度精確地切割并壓痕厚度達30毫米的材料。

輕質、高剛度的CFRP龍門架使Ultimate能夠實現高速精密切割（圖片來源：CompoTech）

CompoTech采用其自主研發的纖維鋪放和纏繞技術，以泡沫芯材為基礎，將超高模量(UHM)的瀝青基碳纖維以及標準和中等模量的PAN基碳纖維與標準的環氧樹脂相結合。這一設計提供了極高的結構剛度和自然頻率阻尼，這有助于實現更高的切割速度——加速度從之前機器的7米/秒提升至新型Ultimate機器的26.5米/秒，同時保持了極小的偏移量和更高的精度。

憑借在技術和性能上為印刷及包裝生產商帶來的巨大飛躍，Ultimate在歐洲和美國榮獲了多個獎項。

模塊化、更大容量且耐腐蝕的儲罐

正如《復合材料世界》的高級技術編輯Ginger Gardiner所解釋的那樣，幾十年來，玻璃纖維和乙烯基酯樹脂一直被用于制造抗腐蝕性的管道和儲罐，這些管道和儲罐被廣泛應用于各種基礎設施和工業領域。最常用的成熟工藝包括纖維纏繞、噴涂、手工鋪層（接觸成型）和離心鑄造。

根據Gardiner的最近報道，Toro Equipment（西班牙巴利亞多利德）采取了不同的做法，用雙軸織物、碳纖維和Magnum Venus Products（美國田納西州諾克斯維爾）的Flex Molding工藝制成了模塊化的系統，用以取代螺栓固定的鋼制儲罐，從而消除了腐蝕問題，還顯著增大了儲罐可能達到的尺寸，同時減輕了重量并加快了安裝速度。

Toro Equipment的W-Tanks的一個應用示例是沼氣反應器的沉淀池，用于在厭氧反應器中分離和收集沼氣。如上圖所示，沉淀池是位于白色管道下方的有角度的白色結構，而綠色罐壁上的黃色垂直條紋是泡沫芯玻璃纖維復合材料加強筋。已建成的反應器設施如下圖所示（圖片來源：Toro Equipment）

W-Tanks由模塊化的、彎曲的高性能玻璃纖維復合材料板組合而成，這種復合材料板材由Castiltex（西班牙巴利亞多利德）提供的0°/90°雙軸向縫合織物制成，但在需要安裝螺栓的連接區域額外使用了碳纖維進行局部加強。每個部分均采用Flex Molding工藝制成，該工藝使用了可重復使用的硅膠膜。這些儲罐直徑可達38米，高22米，能夠承受高達12000立方米水量的儲水設施，其容量顯著大于常見的直徑為4米的儲罐。

W-Tank不僅是高強度產品，而且在成本上比鋼儲罐和混凝土儲罐更具競爭力。Toro Equipment的W-Tank產品生產主管Santiago Salcedo Marbán表示：“我們為多個行業提供這些用于廢水處理的儲罐，包括造紙業、食品公司和沼氣反應器，這些行業正在不斷發展，尤其是在法國、德國、意大利和西班牙。”

工業儲罐的防腐維修

值得注意的是，復合材料也被用作工業儲罐和管道（包括金屬制成的儲罐和管道）的修復解決方案。比如，Belzona（英國哈羅蓋特）提供玻璃纖維和碳纖維的復合材料纏繞修復系統，可用于修復腐蝕的工業設備，以延長其使用壽命并杜絕未來的腐蝕問題。

Belzona的玻璃纖維/碳纖維復合材料纏繞修復系統在鎳礦工業中的不銹鋼儲罐修復應用中起到了抑制/控制腐蝕的作用（圖片來源：Belzona）

正如Belzona在《復合材料世界》的專欄中所介紹的，這方面工作的一個實例是澳大利亞的一個鎳礦案例。該礦井中有一個2米高、直徑9.5米的不銹鋼硫酸銨進料罐，由于發生了氯化物引起的應力開裂而導致腐蝕，因此需要進行維修。據Belzona的Chloe Hirst介紹，該公司需要的解決方案不僅要恢復基材的完整性，還要保護設備免受未來的腐蝕損害。此外，由于儲罐在大約70℃的高溫下使用，且處理的介質是強腐蝕性的，因此修復方案還必須能夠承受這些惡劣環境。

該礦井公司與工業維護公司Rezitech（澳大利亞墨爾本）合作，采用Belzona SuperWrap II——一種由環氧樹脂浸漬的含玻纖和碳纖的訂制增強板和脫模薄膜制成的系統，修復了儲罐的腐蝕部分，而沒有更換整個罐體。

應用于高溫工業領域的CMC

對于工業應用中需要高溫環境的領域，陶瓷基復合材料(CMCs)的市場需求也在不斷增長——尤其是氧化物增強氧化物(Ox/Ox)CMC。正如Ginger Gardiner所報道的。為了提高效率，人們需要提升工業過程的溫度，所以對這些耐高溫材料的需求在不斷增長，如，CMC反應器原型在烴類蒸汽裂解方面顯示出性能提升了50%-60%。

WPS的CMC材質燒嘴槍連續運行18個月后的狀態。傳統的金屬燒嘴槍在運行6個月后便會嚴重損壞（圖片來源：WPS）

比如，為了提高工藝效率，以及將使用壽命延長至金屬部件的10倍，工業公司以及那些從事金屬鑄造和對部件（如石化燃燒器噴槍等部件）進行熱處理的企業均采用了Walter E.C. Pritzkow Spezialkeramik（簡稱WPS，德國斯圖加特）的Keramikblech Ox/Ox CMC（簡稱OCMC）。

3D打印的復合材料工具和夾具

有許多例子是采用復合材料增材制造(AM)技術來制造復合材料成型加工過程中使用的末端工具和夾具。

《復合材料世界》最近的一個報道是有關塑料加工設備供應商克勞斯瑪菲(美國密歇根州布萊頓和德國帕斯多格)的?！稄秃喜牧鲜澜纭返逆⒚每铩对霾闹圃臁返闹骶嶴tephanie Hendrixson報道稱，克勞斯瑪菲近期進軍大型增材制造(LFAM)領域，這使該公司不僅有機會向客戶銷售其PowerPrint Plus和PowerPrint Flex設備，同時還具備了一套技術能力，能夠內部生產其自有的修剪工具、墊塊及類似的制造設備。

比如，克勞斯瑪菲發現，可以打印碳纖維填充聚碳酸酯(PC)或玻璃纖維填充PETG的墊塊——這是一種用于固定模具的結構，以往通常是通過機加工鋁而制成——這些墊塊的性能與鋁墊塊的相當甚至更好，且生產周期約為一周，而金屬版本的生產周期則需要10周。

該工具包含兩個3D打印的由碳纖維增強聚碳酸酯材料制成的墊塊（圖片來源：《增材制造》）

克勞斯瑪菲的技術與應用銷售經理Dan Rozelman表示：“這些墊塊的加工時間與鋁鑄件的加工時間大致相同，但材料成本大約降低了30%，重量比鋁制工具減輕了40%?！?/p>

管子、架子、風機、鏈輪等

從管材到襯套，各種小型工業部件已越來越地普遍由復合材料制成，用以解決腐蝕或重量方面的難題。以下是《復合材料世界》最近報道的一些新產品：

管材、型材、襯套

Epsilon Composite(法國Gaillan Médoc)專注于為各種終端市場和應用生產碳纖維復合材料的拉擠或拉纏型材，包括工業零件和技術滾輪。許多這類部件通常會通過粘合劑與金屬配件和嵌件結合，以便將它們連接到更大的部件上——但粘接增加了多個步驟，且可能帶來挑戰。因此，該公司希望找到一種更優的方法，使用一種專門的注射包覆成型工藝，用熱塑性塑料作為粘接材料，將熱固性塑料的型材與金屬配件連接起來。

耐腐蝕的復合材料被廣泛地用于制造各種管材、型材、襯套及工業應用的其他小型部件，如，MCS Industrial Ltda.（巴西瓜魯柳斯）提供適用于饋料機和輸送機等設備的可訂制的纖維纏繞管和扁彈簧，以及各種管材、板材、環和襯套。

框架解決方案

2024年底，聚氨酯拉擠專業公司PulFlex Technologies（美國賓夕法尼亞州福特市）推出了一款直銷市場的T型槽框架解決方案，名為Flex Connect。

FlexConnect T型槽桿（圖片來源：PulFlex Technologies）

這種1.5英寸×1.5英寸的玻璃纖維復合材料的T型槽桿，據稱具有與鋁等金屬槽桿相當甚至更好的性能，如低導電性、低導熱性和低生產能耗。這些部件可用于生產現場，快速簡易地搭建起用于自動化或其他工藝系統的工作臺和外殼。

風機

從某些制造場所到石油化工廠，各種不同的行業都需要高性能的工業風機。這些風機傳統上采用高強度鋼制成的葉輪，這些葉輪需要頻繁得到檢查。Industrial Fan Services Ltd.（WDB集團，英國Halesowen）提供一系列碳纖維復合材料的葉輪，據稱這些葉輪具有更高的強度、更強的耐腐蝕性，且檢查和維護頻率較低。

鏈輪

美國大陸公司旗下ContiTech集團部門（美國俄亥俄州費爾勞恩）推出了Thunderbolt SilentSync碳纖維復合材料鏈輪，旨在為高要求的同步帶傳動應用而優化驅動性能并降低系統成本。與鋼制鏈輪相比，這種碳纖維復合材料的鏈輪可減輕多達80%的重量，減小旋轉慣性并簡化安裝，尤其是在垂直軸應用中。

Thunderbolt SilentSync 具有極高的耐用性，其可靠性不僅通過了相當于超過20萬小時的綜合實驗室測試驗證，更在像暖通空調和食品加工這類環境苛刻的行業中擁有長達5年的成功現場應用記錄。該公司聲稱，Thunderbolt SilentSync復合材料鏈輪已被用于商業和工業應用。