فهرستی جامع از 10 فناوری و محصول جدید توسعه یافته در زمینه فیبر کربن جهانی و مواد کامپوزیت در سال 2023.

1. Toray جوشکاری حرارتی CFRP و فناوری قالب گیری سریع یکپارچه سازی را توسعه می دهد
در 1 فوریه 2023، Toray، یک شرکت ژاپنی، توسعه موفقیت آمیز فناوری جوش حرارتی با سرعت بالا برای پلاستیک تقویت شده با فیبر کربن (CFRP) را اعلام کرد. هدف این فناوری دستیابی به تولید با سرعت بالا و سبک وزن سازه های هواپیمای CFRP است. فناوری جوشکاری حرارتی Toray اتصال سریع و قوی اجزای CFRP ترموست را در هواپیما، شبیه به جوشکاری سنتی، امکان پذیر می کند. این روش اتصال ساده شامل تشکیل یک لایه قابل جوش حرارتی بر روی سطح CFRP ترموست و گرم کردن آنی سطوح قطعات برای اتصال آنها است. این امکان مونتاژ سریع اجزای CFRP گرما سخت یا ترکیبی از اجزای CFRP گرما سخت و گرمانرم را بدون نیاز به چسباندن چسب یا بستن پیچ و مهره فراهم می کند.

با استفاده از این فناوری در CFRP ترموست با یک لایه قابل جوش حرارتی، عملکرد مکانیکی معادل CFRP که در حال حاضر در سازه های هواپیما استفاده می شود، قابل دستیابی است. Toray بیان می‌کند که استحکام اتصال ساختار جوش حرارتی با ساختارهای CFRP هم‌کور شده در مدل‌های هواپیمای کنونی قابل مقایسه است، و اطمینان از قابلیت اطمینان فناوری اتصال در کاربردهای عملی را تضمین می‌کند. در مقایسه با سازه های آلیاژ آلومینیوم، سازه های CFRP با استفاده از این فناوری می توانند انتشار دی اکسید کربن را در طول چرخه عمر خود کاهش دهند. کاهش وزن بست های پیچ و مهره می تواند ساختار کلی را سبک کند و این انتشار گازها را بیشتر کاهش دهد. Toray با بوئینگ همکاری می کند تا چندین پروژه توسعه فناوری در ساخت هواپیما و فناوری مواد را هدایت کند.

در 16 فوریه 2023، Toray توسعه موفقیت آمیز یک فناوری قالب گیری سریع یکپارچه سازی برای قطعات متحرک CFRP را اعلام کرد. این ماده بین فوم سبک و متخلخل تقویت‌شده با فیبر کربن (CFRF) و پوست پیش‌آغشته گرما سخت قرار می‌گیرد و عملکرد مکانیکی عالی را ارائه می‌دهد. این فناوری جدید قالب‌گیری اجزای متحرک CFRP مانند سقف خودروها را ده برابر سریع‌تر از سیستم‌های قالب‌گیری سنتی اتوکلاو فشار بالا می‌سازد. وزن چنین محصولاتی تنها نصف وزن محصولات فولادی است. Toray به تمرکز بر تحقیق و توسعه این فناوری ادامه خواهد داد تا کاربرد آن در قطعات خودروهای الکتریکی را تسریع بخشد، جایی که تولید سبک و سریع بسیار مهم است.

2. شرکت تابعه Teijin محصولات ساندویچی را برای تولید خودرو توسعه می دهد

در مارس 2023، Teijin Automotive Technologies، یکی از شرکت‌های تابعه گروه Teijin در ژاپن، توسعه موفقیت‌آمیز دو محصول اصلی را با هدف برآورده کردن خواسته‌های کاربردهای فعلی و آینده خودرو اعلام کرد. Hexacore یک محصول هسته لانه زنبوری است که برای فرآیند قالب گیری فشرده سازی پرسرعت Teijin Automotive طراحی شده است و برای تولید پانل های بدنه سبک وزن کلاس A، پانل های سقف و درب ها استفاده می شود. مواد Hexacore با طیف وسیعی از الیاف و رزین ها از جمله فیبر کربن یا الیاف شیشه، فیبر آرامید یا الیاف طبیعی سازگار است. ادعا می شود که استفاده از مواد Hexacore می تواند 25 درصد وزن را در مقایسه با قطعات SMC دو تکه مشابه کاهش دهد.

علاوه بر این، Teijin Automotive فناوری Foam-A-Core را به عنوان یک راه حل هسته سفت و سخت برای پانل های خودروهای کلاس A توسعه داده است که استحکام و مقاومت بالایی در برابر رطوبت دارد. این فناوری از همان 30-45 فرآیند قالب‌گیری فشاری دوم برای شکل‌دهی استفاده می‌کند، که هم عملکرد شکل‌دهی و هم پخت سریع را ممکن می‌سازد. همانند Hexacore، Foam-A-Core برای پانل های ساخته شده از الیاف مختلف، رزین های ترموست یا ترموپلاستیک و با استفاده از فرآیندهای SMC یا RTM مناسب است. این فرآیند همچنین قطعاتی شبیه به شبکه تولید می کند که باعث کاهش ضایعات تولید در مقایسه با روش های دیگر می شود.

3. SGL Carbon فیبر کربن با کارایی بالا را توسعه می دهد

در اواخر 2{13}}23 مارس، SGL Carbon، یک تولیدکننده فیبر کربن بزرگ یدک‌کش درجه صنعتی آلمان، توسعه یک فیبر کربن بزرگ با مشخصات 50k را اعلام کرد. این فیبر کربن SIGRAFIL®CT50-4.9/235 دارای استحکام کششی بالا 4.9 گیگا پاسکال (مقایسه با الیاف کربن کوچک مانند گرید Toray's T700) و کشیدگی 2.0 درصد است. این مورد نیازهای استحکام بالا طراحی مخازن تحت فشار معمولی را برآورده می کند و در عین حال ازدیاد طول را ارائه می دهد، و آن را برای بازارهای خاص که هم استحکام بالا و هم ازدیاد طول بالا را می طلبند، مناسب می کند.

فیبر کربن SIGRAFIL®CT{{0}}.9/235 بر اساس تولید در مقیاس بزرگ موجود از مجموعه محصولات فیبر 50k توسعه یافته است که با موفقیت در صنایعی مانند انرژی باد و خودرو استفاده شده است. SIGRAFIL®CT50-4.9/235 جدید دارای استحکام بالا (4.9 گیگا پاسکال) و کشیدگی (2.0%) است و در حال حاضر ظرفیت تولید 50k مشخصات را دارد. تا به حال، چنین عملکرد عالی تنها با الیاف کربن کوچک قابل دستیابی بوده است. این بیشتر مجموعه محصولات SGL از الیاف کربن بزرگ با مشخصات 50k را تکمیل می کند.
 

4. TeXtreme مواد تقویت کننده فیبر کربنی یک طرفه با شکاف با نفوذپذیری بالا را معرفی می کند

در اوایل آوریل 2023، TeXtreme®، رهبر جهانی مواد فیبر کربنی یدک کش با لایه نازک، راه اندازی جدیدترین محصول نوآورانه خود، TeXtreme® Gapped UD را اعلام کرد. این یک ماده تقویت کننده فیبر کربن خشک است که به طور خاص برای فرآیندهای تزریق رزین طراحی شده است. به عنوان یک محصول پیشگامانه، عملکرد فوق العاده، سهولت استفاده و مقرون به صرفه بودن را برای طیف وسیعی از کاربردها ارائه می دهد.

TeXtreme® Gapped UD یک ماده تقویت کننده یک طرفه مسطح با شکاف های 0.3 میلی متری بین یدک های فیبر به خوبی کنترل شده است. این شکاف ها به عنوان کانال هایی برای تخلیه رزین و هوا عمل می کنند و امکان خیس شدن سریع و یکنواخت مواد را بدون به خطر انداختن خواص مکانیکی آن فراهم می کنند. با کسر حجمی فیبر بیش از 60٪، TeXtreme® Gapped UD عملکرد مکانیکی ثابتی را ارائه می دهد که با پیش آغشته سازی یک طرفه فیبر کربن قابل مقایسه است.
 

5. شرکت فرانسوی نانومواد 3 بعدی را بر اساس فیبر کربن Prepreg توسعه می دهد

در اواخر آوریل 2023، NAWA، که مقر آن در Rousset، فرانسه است، یک نانومواد مبتنی بر کربن سه بعدی انقلابی را توسعه داد. آنها با استفاده از فناوری NAWAStitch™ خود که شامل نانولوله‌های کربنی تراز عمودی (VACNT) می‌شوند، کامپوزیت‌های فیبر کربنی را بهبود می‌بخشند و به طور موثر ترک خوردگی یا لایه‌برداری بین لایه‌ای را کاهش می‌دهند و شروع و انتشار ترک را به حداقل می‌رسانند. این منجر به افزایش 100- برابری مقاومت برشی و بهبود 10- برابری مقاومت در برابر ضربه برای مواد کامپوزیت می‌شود. این فناوری نویدبخش کاربردهایی در زمینه های مختلف است، از ذخیره انرژی و نسل بعدی کاتالیزورهای سلول سوختی هیدروژنی گرفته تا صنایع هوافضا و نسل بعدی خودرو.

نوآوری فن آوری ناوا منجر به تولید مواد قوی تر، سبک تر و پیشرفته تر شده است. فناوری NAWAStitch™ یکی از رایج‌ترین مسائل مربوط به مواد کامپوزیت - ترک خوردگی یا لایه‌برداری بین لایه‌ای را برطرف می‌کند. NAWAStitch™ که به‌عنوان یک ماده تقویت‌کننده بین‌لایه‌ای جهانی یا موضعی برای پیش‌آهنگ‌های فیبر کربنی عمل می‌کند، مانند «نانو Velcro» عمل می‌کند، از پل زدن ترک‌ها در سطح مشترک جلوگیری می‌کند و افزایش مثبت دو رقمی در تقویت مکانیکی ایجاد می‌کند و یک ماده تقریباً نشکن ایجاد می‌کند. NAWAStitch™ به طور قابل توجهی عملکرد کامپوزیت های فیبر کربن را افزایش می دهد، استحکام برشی را 100 برابر و مقاومت در برابر ضربه را 10 برابر بهبود می بخشد، در حالی که وزن را تا 20-30٪ کاهش می دهد. این منجر به بهبود عملکرد در محصولات مختلف مانند کالاهای ورزشی، مخازن ذخیره هیدروژن و قطعات هوافضا می شود.
 

6. میتسوبیشی برند جدیدی از ذرات فیبر کربن را توسعه می دهد

در می 2023، شرکت شیمیایی میتسوبیشی در وب سایت رسمی خود اعلام کرد که نام تجاری جدیدی از ذرات فیبر کربن سازگار با محیط زیست به نام Pyrofil™ NEO ایجاد کرده است. این محصول دارای ویژگی های برجسته زیر است:

●وزن سبکتر: به دلیل استحکام ویژه بالا و سختی ویژه بالا، می توان از آن به عنوان جایگزینی برای مواد گرمانرم تقویت شده با فیبر شیشه ای و فلزی استفاده کرد که منجر به اثرات کاهش وزن قابل توجهی می شود.

● کارایی بالا: خواص لغزشی عالی، خواص آنتی استاتیک و عملکرد محافظ امواج الکترومغناطیسی را ارائه می دهد. بر اساس استانداردهای مختلف می توان آن را برای برآورده کردن الزامات خاص مانند مقاومت در برابر حرارت و مقاومت شیمیایی سفارشی کرد.

●کیفیت بالا: شامل پردازش مجدد محصولات جانبی فیبر کربن (پیش آغشته) در تاسیسات تولید فیبر کربن است.

● ملاحظات زیست محیطی: ردپای کربن کمتری در مقایسه با محصولات سنتی دارد که باعث می شود سازگارتر با محیط زیست باشد.

طبق محاسبات داخلی در گروه شیمیایی میتسوبیشی، ذرات فیبر کربن Pyrofil™ NEO ردپای کربن را تا 50 درصد در مقایسه با محصولات ذرات معمولی این شرکت کاهش داده است.
 

7. Teijin و Kumagai Group مواد کامپوزیت فیبر کربن مقاوم در برابر آتش را برای ساخت و ساز توسعه می دهند.

در 13 جولای 2023، Teijin Limited همکاری خود را با Kumagai Group Co., Ltd. در توسعه مواد یکپارچه تقویت شده با فیبر بالا برای ساختمان های مقاوم در برابر آتش اعلام کرد. Teijin دارای مواد تقویت شده با فیبر با کارایی بالا به نام "LIVELY WOODⓇ" است که یک ماده یکپارچه است که با استفاده از مواد فیبر کربن موجود تقویت شده است. با افزایش سفتی و استحکام از طریق تقویت فیبر کربن، مواد یکپارچه به گسترش کاربردهای سازه های چوبی کمک می کند. ویژگی متمایز "LIVELY WOODⓇ" ادغام پلاستیک تقویت شده با فیبر کربن (CFRP) بین مواد یکپارچه است که امکان ایجاد یک ماده کامپوزیت چوبی سبک وزن و عایق با استحکام و استحکام بالا را فراهم می کند. هنگامی که به عنوان تیر استفاده می شود، ساخت ساختمان های چوبی با دهانه بزرگ را تسهیل می کند. علاوه بر این، اگرچه ژاپن منابع فراوانی از درختان سرو دارد، استحکام کم آنها استفاده از آنها را به عنوان مصالح ساختمانی محدود کرده است. با این حال، تقویت CFRP به طور موثر این وضعیت را بهبود می بخشد. از طرف دیگر، "LIVELY WOODⓇ" فاقد مقاومت در برابر آتش است و نمی توان از آن در ساختمان های چوبی که نیاز به مقاومت در برابر آتش دارند استفاده کرد.

گروه Kumagai "ل-WOODⅡ دوستدار محیط زیست" را معرفی می کند، یک فناوری اجزای چوبی مقاوم در برابر آتش است که با افزودن یک لایه عایق (پوشش) مقاوم در برابر آتش در اطراف مواد هسته، مقاومت در برابر آتش را تضمین می کند. این فناوری استفاده از چوب را در سازه های مقاوم در برابر آتش امکان پذیر می کند. هدف آنها با ترکیب "LIVELY WOODⓇ" Teijin با "λ-WOODⅡ دوستدار محیط زیست" گروه Kumagai، توسعه مواد یکپارچه تقویت شده با فیبر با کارایی بالا برای ساختمان های مقاوم در برابر آتش است که ویژگی های عملکرد یکدیگر را جبران می کند.
 

8. شرکت ژاپنی فناوری تصویربرداری بصری مواد کامپوزیت فیبر کربن را توسعه می دهد

در 26 سپتامبر 2023، Konica Minolta، مستقر در Chiyoda-ku، توکیو، ژاپن، در وب سایت رسمی خود اعلام کرد که دستگاه تصویربرداری کم تداخل Talbot اشعه ایکس، "XtraLINQ Talbot®"، جایزه "محصول/فناوری" را دریافت کرده است. جایزه" توسط SAMPE ژاپن، یک انجمن صنعتی مشهور مرتبط با فناوری مواد پیشرفته.

این دستگاه به عنوان یک دستگاه تصویربرداری پیشرفته با اشعه ایکس با استفاده از تداخل کم Talbot که توسط Konica Minolta ساخته شده است، می تواند حالت فیبر داخلی پلاستیک های تقویت شده با فیبر کربن (CFRP) را در مدت زمان کوتاهی، در یک منطقه بزرگ و با مقدار زیاد استخراج کند. دقت، بدون ایجاد آسیب. این به ویژه در به دست آوردن اطلاعات در مورد محتوای فیبر محلی، پراکندگی فیبر، و جهت گیری فیبر در داخل CFRP، به ویژه در CFRP با الیاف ناپیوسته و جهت گیری های تصادفی برتری دارد. این خصوصیات ارتباط نزدیکی با خواص فیزیکوشیمیایی مواد کامپوزیتی دارد. علاوه بر این، این دستگاه امکان پیش‌بینی رفتار بالقوه شکست CFRP را فراهم می‌کند و سهم قابل توجهی در تحقیقات CFRP دارد.

9. صنایع Toray ژاپن به موفقیت در فناوری فیبر کربن فوق العاده بالا T1200 دست یافت.

در 29 اکتبر، 2023، Toray Industries, Inc. توسعه TORAYCA™ T1200 را اعلام کرد، یک فیبر کربن فوق العاده با استحکام با مقاومت کششی 8.0 گیگا پاسکال، مدول کششی 315 گیگا پاسکال، و ازدیاد طول شکست 2.5٪. این فیبر کربن دارای بالاترین استحکام کششی در سطح جهانی است و در زمینه‌های مختلف، از محصولات ورزشی و تفریحی گرفته تا هواپیما کاربرد دارد.

برای پیشی گرفتن از حد استحکام فیبر کربن، صنایع Toray بر بهبود فناوری کنترل ساختاری در مقیاس نانو اختصاصی خود برای طراحی و دستیابی به ساختار داخلی بسیار سخت تمرکز کرد. با استفاده از این فناوری، صنایع Toray با موفقیت TORAYCA™ T1200 را با استحکام کششی 8.0 گیگا پاسکال توسعه داد، که بیش از 10٪ از TORAYCA™ T1100 پیشی گرفت (T1100 دارای استحکام کششی 7.0 گیگا پاسکال است). این محصول در کارخانه Toray در Ehime ژاپن توسعه یافته است.
 

10. Teijin ژاپن فیبر کربن مبتنی بر زیست را توسعه می دهد

در 21 دسامبر 2023، Teijin Corporation، یک شرکت ژاپنی، در وب سایت رسمی خود اعلام کرد که تولید و فروش فیبر کربن را با استفاده از مواد اولیه سازگار با محیط زیست (اکریلونیتریل پایه زیستی، AN) آغاز کرده است تا فعالانه در کاهش انتشار گازهای گلخانه ای مشارکت داشته باشد. . Teijin از یک روش تعادل کیفیت مبتنی بر گواهینامه محصول پایدار شناخته شده بین المللی برای تولید و فروش فیبر کربن Tenax با استفاده از مواد خام سازگار با محیط زیست استفاده می کند.

فیبر پیش ساز PAN از آکریلونیتریل پایدار (AN) مشتق شده از محصولات مبتنی بر زیستی یا ضایعات و بقایای بازیافت ساخته شده است و با استفاده از روش تعادل کیفیت تولید می شود. از طریق این روش، می توان مواد را در سراسر یک زنجیره ارزش پیچیده به طور قابل ردیابی تأیید کرد، به عنوان مثال، زمانی که مواد خام مشتق شده از زیست توده با مواد خام مشتق شده از نفت ترکیب می شوند تا محصول تولید شود.
در 29 ژوئن، قبل از این اعلامیه، وب سایت رسمی Teijin Limited بیان کرد که فیبر کربن ™ Tenax و فیبر پیش ساز پلی اکریلونیتریل (PAN) تولید شده در کارخانه آن در Mishima، Shizuoka، ژاپن، گواهینامه ISCC PLUS (گواهی پایداری بین المللی و کربن) را دریافت کرده است. که یک سیستم بین المللی توسعه پایدار و صدور گواهینامه کربن است.