開發(fā)新材料解決方案

 

　　西格里集團(SGLGroup)的做法是通過對纖維和材料運作部門的合并，為客戶提供一站式服務，同時支持其開發(fā)基于自動化生產(chǎn)流程的新材料解決方案。“我們不認為碳纖維增強塑料和復合材料會取代鋁和鋼，它們將會成為未來材料組合的一部分。”西格里集團(SGLGroup)“復合材料-纖維和材料”業(yè)務部門的負責人AndreasWüllner表示：“特別是，它們將最大化的物盡其用，充分發(fā)揮它們的性能優(yōu)勢，同時，盡可能容易地集成到現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝中來。”

 

　　為了實現(xiàn)這些目標，西格里集團(SGLGroup)還在德國奧格斯堡附近的Meitingen建立了一個新的輕量化及應用中心。該中心著重于生產(chǎn)過程和產(chǎn)品的開發(fā)，以及原型和小型系列組件的生產(chǎn)。此外，在今年的二月，西格里集團(SGLGroup)決定將纖維和材料領域的業(yè)務與輕量化應用結合起來。集團將復合材料業(yè)務和西格里汽車碳纖維公司(SGLAutomotiveCarbonFibers)的業(yè)務合并，成立了一個新的業(yè)務部門。新的業(yè)務部門“復合材料-纖維和材料”(CFM)由AndreasWüllner負責領導。

 

　　新寶馬7系車身結構使用“碳芯”元素新材料，混合動力車是西格里集團(SGLGroup)認為有助于擴大碳纖維復合材料使用的一個領域。在這一系列應用中，新型號系列的車頂框架采用碳纖維編織物與鋁結合使用。

新款寶馬7系的碳芯車體結構。(來源：寶馬集團)

 

　　AndreasWüllner表示，目前復合材料行業(yè)所面臨的主要挑戰(zhàn)之一，是要以自動化方式來生產(chǎn)復合材料，并將其與現(xiàn)有的生產(chǎn)方法相結合。

 

　　西格里集團(SGLGroup)還開發(fā)了智能材料混合概念，突出了未來汽車工程中不同材料綜合使用新的具體的可能性。這些包括預浸纖維束——基于50k連續(xù)碳纖維絲束的SIGRAPREG®TowPregs。由于其寬度的穩(wěn)定性和良好的纏繞行為，這些被認為特別適用于自動化生產(chǎn)過程。例如，它們可以結合新型快速固化預浸樹脂，比如西格里集團(SGLGroup)最近開發(fā)的“快速固化”E420環(huán)氧樹脂體系。E420材料工具箱具有快速固化時間(150℃時小于3分鐘)和良好的儲存穩(wěn)定性(常溫環(huán)境)等優(yōu)點。預浸半成品也具有優(yōu)化的自動化加工功能。140-150℃的高玻璃化轉變溫度使組件能夠在較高的溫度下脫模。

 

　　同時，西格里集團(SGLGroup)在葡萄牙建立了新的碳纖維原絲生產(chǎn)線，總投資額達3000萬歐元，以完成其內(nèi)部完整的基于碳纖維的解決方案價值鏈。

生產(chǎn)中的碳纖維。來源：西格里集團(SGLGroup)

 

　　在復合材料與石墨材料及系統(tǒng)業(yè)務領域，西格里集團(SGLGroup)的增長計劃是實現(xiàn)50%的銷售增長率，而原絲生產(chǎn)也是這個可持續(xù)性盈利增長計劃中的一部分。未來，公司將重點扶持和加速與交通動力、能源供應以及數(shù)字化大趨勢相關的發(fā)展。

碳纖維編織機。來源：西格里集團(SGLGroup)

 

　　高拉伸模量纖維

 

　　赫氏公司(Hexcel)的目標是開發(fā)更高拉伸和模量的纖維，以滿足航空航天工業(yè)對碳纖維材料性能的快速增長。赫氏公司(Hexcel)增強纖維產(chǎn)品管理的集團總監(jiān)LyndonSmith認為，就目前碳纖維復合材料市場而言，碳纖維的應用在許多領域都在不斷增長，包括航空航天、風能、國防、太空、汽車領域和在全球工業(yè)的應用。

 

　　LyndonSmith說：“持續(xù)的輕量化需求是行業(yè)發(fā)展的新動力。碳纖維提供了強度、耐用性，以及和獨特的設計方案。”Hexcel認為，隨著設計師們將在未來的設計中學習如何優(yōu)化這項技術，碳纖維的應用將會越來越強大。更高拉伸和模量纖維的增長將使設計的靈活性更高，但這些參數(shù)必須考慮到性能與成本。

 

　　為了滿足這些需求，赫氏公司(Hexcel)已經(jīng)推出了高模量纖維，如HexTow®HM63，以及HexTow®IM10——目前市場上最高的抗拉纖維。

 

　　赫氏公司(Hexcel)的HM或高模量纖維是推向市場的最新研發(fā)產(chǎn)品。該公司表示HexTow®HM63對任意高強度高剛度方面的應用都是一種理想材料，這些應用包括空間探索、衛(wèi)星、無人機、商用飛機和直升機等以及高端運動和娛樂應用，如一級方程式、海洋運動、自行車和釣魚竿。

 

　　LyndonSmith補充說：“在激動人心的高增長應用中，奧爾巴尼工程復合材料(AlbanyEngineeredComposites)和SAFRAN選擇了IM712K用于制造LEAP發(fā)動機，是HexTow®碳纖維的應用范例。

 

　　對于未來，LyndonSmith認為，提高結構中碳纖維的設計利用，將從輕量化和定向強度中受益，這將進一步優(yōu)化給定應用，同時最大限度地降低纖維成本。

 

　　赫氏公司(Hexcel)還在法國Roussillon建設了一家新工廠，以擴大其碳纖維和原絲的生產(chǎn)能力。

SAFRAN使用Hexcel的HexTow®IM7碳纖維制成的LEAP發(fā)動機。

 

　　來自新工廠的碳纖維將提供給包括空客A350XWB和SAFRAN的CFMLEAP發(fā)動機在內(nèi)的Hexcel的客戶。該工廠將于2018年初全面投入使用。Roussillon工廠位于靠近里昂的Hexcel編織和預浸料生產(chǎn)制造廠附近，這些設施還將從進一步投資中獲利2200萬美元。

　　空客A350XWB飛機是Hexcel碳纖維主要用戶，后者為飛機的所有主要復合結構提供預浸料©AIRBUSS.A.S2014–photobymasterfilms/A.DOUMENJOU

 

　　進一步的市場擴容

 

　　索爾維(Solvay)最近擴建了其美國生產(chǎn)線，使應用于飛機結構的碳纖維制造能力翻了一番。這家位于美國南卡羅來納州Piedmont的新工廠已經(jīng)獲得了波音公司的認證，用于制造機翼活動襟翼、發(fā)動機艙以及室內(nèi)應用等二級結構。

 

　　擴建包括將丙烯腈單體轉化為標準模量碳纖維的設施和設備。這種類型的纖維用于復合材料的生產(chǎn)，這些復合材料經(jīng)預浸漬，用于商用和軍用飛機的應用中。

 

　　三菱麗陽(MRC)正在增加其在日本大竹(Otake)生產(chǎn)中心的大絲束碳纖維的生產(chǎn)能力，從目前的2700噸到3900噸。新設施預計將于2017年7月至9月開始運行。加上美國Sacramento小絲束碳纖維工廠生產(chǎn)能力的增長，公司的碳纖維總產(chǎn)能將增長約30%，從10100/年噸增加到13300噸/年。

 

　　三菱麗陽(MRC)最近的其他舉措，包括與FiberlineCompositesA/S了一家合資公司，為風力發(fā)電機葉片制造和分銷碳纖維層壓板。MRC將向位于丹麥的合資公司提供在大竹(Otake)生產(chǎn)的高性能大絲束纖維。該項業(yè)務將利用Fiberline的一種復合拉擠成型技術和加工技術，為風力發(fā)電機葉片市場提供輕質(zhì)、且價格具有競爭力的復合材料層壓板。

 

　　MRC最近還與意大利蘭博基尼汽車公司簽署了諒解備忘錄(MOU)，以考慮聯(lián)合開發(fā)汽車用碳纖維復合材料。這將使三菱麗陽(MRC)在CFRP中間材料和工藝技術方面與蘭博基尼的技術和開發(fā)輕型組件產(chǎn)品的知識相結合。

 

　　日本東麗公司(Toray)旗下TORAYCA®預浸料產(chǎn)品具有高強度中模碳纖維T800S通過空客公司認證，被選為空客A380的主結構原材料。東麗公司(Toray)說，東麗已經(jīng)開始向空客位于德國的工廠供貨。A380是世界上最大、最寬敞的客機，旨在為乘客提供最平滑、最安靜的航班感受。2010年5月，東麗(Toray)與空客集團S.E.簽署了碳纖維預浸料長期供應協(xié)議，主要用于空客S.A.S.。此次T800S碳纖維預浸料通過認證正是基于這份供應協(xié)議做出的決定。東麗(Toray)一直為空客飛機提供TORAYCA®碳纖維，這是空客公司首次使用TORAYCA®預浸料。

 

　　此外，東麗(Toray)還表示，正在將其高性能碳纖維TORAYCA®的供應量增加到空中客車業(yè)務中。該纖維已被Pratt&Whitney選用于制造PW1100G-JM發(fā)動機的風扇箱。PW1100G-JM是新型單通道飛機A320neo的引擎，該機型于2016年1月首次交付。此外，A330neo主要結構采用了高性能碳纖維TORAYCA®。