各个行业之间的合作正推进碳纤维技术的发展。兰博基尼和另一家高端制造商卡拉威高尔夫(Callaway Golf)正进行合作,以简化制造工艺,消除高温高压过程。兰博基尼、UofW和波音正采用先进的模拟程序验证防撞性能。兰博基尼、英特尔、波音和UofW正在开发嵌有电池和太阳能电池的自发电部件。
另一个主题演讲《T35跑车的诞生》是由Antony Dodworth带来的。他介绍了碳纤维复合材料在宾利车型中应用的增多,并介绍了一种在碳纤维复合材料中添加钴的方法,以便让它带有磁性,从而使得树脂在模具中利用磁性结合,缩短循环时间。
麦克拉伦的Claudio Santoni阐述了MP4-12C跑车的碳纤维MonoCell的开发。MP4-12C标价低于25万美元,产量限制大约为4000台/年。从1981年开始,F1赛车开始采用碳纤维,驾驶着的安全性大大提高。MP4-12C借助MonoCell继续发扬这一传统。MonoCell为一片式的RTM结构,循环时间为4小时,内部宽敞,外部简洁。它完全是由碳纤维复合材料制成的,如果你问铝制MonoCell的成本和重量如何,是没有这样的参照物的,因为在设计之初,该部件就不能用铝来制造。这一难题已经困扰了复合材料工程师很多年。
Gary Lownsdale表明,Plasan正投入其销售额的20%进行碳纤维复合材料的研究和开发。他介绍了一些不足之处,例如由于采用手糊和高压釜而导致的制造过程缓慢,原材料价格昂贵和分析工具的不完整。他的公司已经将循环时间从88分钟缩短到了20分钟,他们预计很快就可以实现10分钟的目标。他们正在研究环氧树脂的化学性能,他们觉得其性能必须改变才能实现汽车工业所需要的循环时间。Plasan正与复合材料制造商ORNL和Dassault系统公司紧密合作,计划在2015年使碳纤维的降格降低50%。
新工艺
新改良过的工艺获得了广泛的赞赏。在技术研讨会期间,Vantage技术公司的Jack Van Ert首先介绍了用于制造大型模塑部件的低压轻量模具。LOMOLD公司的Werner du Toit介绍了一种与传统的注射成型相似度达90%的成型方法,只是增加了一个低剪切螺丝和一个计量活塞,用一个大的通道取代了热流道系统。用这种方法可以加工长玻纤和不同的聚合物。它还允许大型部件的完全填充,并允许使用PET和PA时不会有吸水问题。一个用玻纤增强聚丙烯成型的一片式托盘,展示了这一制造工艺,而且在两倍于所需重量的情况下通过了变形试验。
迪芬巴赫(Dieffenbacher)提交了一份关于高压树脂传递成型(RTM)的文章。Acrolab的Joseph Ouellette介绍了一种热导管,可以在复合材料成型过程中充当芯轴。热导管的关键是,其内部的设计要确保整个芯轴即使在外界热量不能均匀是施加时,可以均匀受热。该公司是热力学方面的专家,但不是复合材料专家,因此他们正在寻找应用领域。福禄远东股份有限公司(Flow International Corp)的Duane Snider介绍了精密水喷射切割技术领域的研究成果。在机器人的操作下,压强为94000psi的水可以精确切割复合材料。这种方法比机械方法既快且干净,已被波音公司广泛使用。
热固性复合材料
有几篇文章是关于片状模塑料的。新的填料、一种新型异氰酸酯基树脂,还有直接配混和防止粘结层的变形都成为讨论的话题。所有文章都表明他们可以生产出A级表面的片状模塑料(SMC),可以直接涂覆最终的涂层。美国瀚森化公司[Hexion Specialty Chemicals,现在改名为迈图(Momentive)]介绍了一种新型的环氧树脂系统,不仅固化时间更快,而且没有通常的放热和收缩问题。可用于弹簧片和碳纤维车顶的制备。
P.R. Lewis Consulting公司指出,Kevlar纤维填充的部件可以进行机加工,可用来生产长寿命的泵磨损环。
绿色工程
针对环境友好型产品的研究一直在进行。这些文章都寻求优异的性能,而不是因为产品环保而简单地使用它们。
椰壳纤维(椰子的纤维)价格低廉,而且很容易得到,具有复合材料所具备的优良性能。较大的纤维直径和较高的木质素含量,使得椰壳纤维在相同的应用中比其他天然纤维和合成纤维具有更大的竞争优势。但作为天然纤维,其缺点就是吸收性较大。西北太平洋国家实验室(Pacific Northwest National Labs,PNNL)公司正研制化学添加剂以减轻许多天然纤维的吸水问题。弗吉亚公司(Faurecia)的Matt Barr展示了一个用天然纤维制成的汽车内饰件,其中的天然纤维在碰撞试验中发生了变形但没有断裂,说明了它的安全优势,而玻纤却被撕裂了,形成了尖锐的边缘。
热塑性复合材料
加拿大国家研究委员会(National Research Council Canada)的Martin McLeod宣称,长玻纤热塑性塑料还没有完全发挥出它们的潜能,因为生产力还不够高,而且在表面处理过程中缺乏热稳定性/尺寸稳定性。在线配混(ILC)可以解决这些问题。他将在线配混注射成型和压塑成型进行了对比,结果表明两者之间存在许多差别,在线配混压塑成型保留了更长的纤维。
Addcomp北美公司的Lewis Martin提到了采用新型添加剂技术的烯烃复合材料中越来越低的VOC排放量。欧洲和目前加利福尼亚的新立法都要求降低聚合物添加剂和脱模剂中的VOC。