2024年JEC复合材料创新奖获奖名单 I 风电叶片等复合材料 循环与回收

“玻璃烯（glassene）”是一种全新的先进材料，其价格接近玻璃，性能可与一些碳纤维相媲美，并且具有令人印象深刻的低生命周期评估（LCA）。通过B&M Longworth公司的DEECOM®工艺，能够将各种来源（风力、海洋、纤维生产）的玻璃钢进行分解回收。

其纤维被切成6毫米长的长度，并评估和测试一系列化学浆料以提高其性能；然后与聚酰胺热固性复合并注塑成型，制造可大规模生产的结构部件。这些组件会与钢材对比进行测试，并生成一个特性数据卡。该工艺促进了大规模复合材料的循环再利用。

CETEC（热固性环氧树脂复合材料循环经济）解决方案使环氧基涡轮叶片得以循环利用，而无需改变材料的设计或成分。它采用化学工艺将环氧树脂分解成原始材料，建立了叶片制造的循环经济。通过精确分离玻璃、碳纤维、芯材、金属部件和树脂，进行专门回收，优化再利用并增强循环价值链。

采用尖端的化学循环技术，将环氧树脂分解为化学单体，确保回收材料达到原始级性能。强调可持续性，使用无毒、标准化化学品，以最少的能源输入高效运行。专为传统的环氧基涡轮叶片量身定制，在废物处理者的兴趣和持续的工业规模的支持下，填补了行业空白，有望迅速从实验室到大规模实施。

ATG Europe开发了一种一步法制造工艺，用于不间断的预浸纤维铺放网格结构，旨在取代当前的卫星中心管设计。这些圆柱形网格结构在减少质量的情况下提供了最佳的结构功能。

这项创新根据欧空局PLATO卫星的要求，设计、开发和制造具有完全代表性的CFRP网格中心管及其必要的接口区。将热固性预浸碳纤维丝束和补片人工铺放在芯轴上，在热压釜中一步固结和固化，形成一个整体。发射器结构的主要接口由一个一体式铝接口环提供，该接口环通过混合接头组装到网格中心管上。

EmpowerAX 演示部件是一种多弯曲热固性外壳，由德国航空航天中心（DLR）和12家EmpowerAX成员共同制造的短连续纤维增强元件进行增材功能化，即对3D打印的零件进行附加功能的处理或改进。它展示了工业上可用的，对增材制造进行功能化的工艺链。

这是DLR创新实验室EmpowerAX内的一个合作项目，DLR和12家工业参与者（从设计和模拟专家到 CAD-CAM 专家，再到打印和材料供应商）联手展示了用高强度套印多曲面热固性外壳的能力。该部件采用高性能短纤维和连续纤维增强热塑性材料，充分体现经济高效的复合材料制造、增材制造的高灵活性和设计自由度的结合。

设计、制造并评估了全尺寸可变轴向 CFRP-铝制半单壳式车身。它的重量减轻了 15%，纤维浪费 （4%） 和组装成本也降至最低。

该技术旨在通过有效使用碳纤维增强聚合物（CFRP）来提高碳中和水平，通过集成各向异性拓扑优化、图灵模式纤维路径生成、定制纤维铺放和纳米不均匀阳极氧化粘合来创建 3D 整体式 CFRP-铝结构，以优化纤维功能和材料利用率。

反应性热塑性拉挤成型能够生产经济高效且高弹性的汽车零部件。型材通过注塑或压缩成型集成到最终部件中。基于PA6的复合材料无需拆卸即可简单回收。这项创新是使用现场拉挤PA6GF型材来制造汽车行业经济高效的复合材料零件。

通过使用连续拉挤成型与最先进的注塑成型来高效生产增强零件，可以实现高效低成本的生产。拉挤型材可实现的纤维含量高于替代增强材料，并且由于注塑成型和拉挤型材采用相同的塑料材料，整个部件可以回收利用，无需任何拆卸操作。

RENCO MCFR是一种最先进的结构建筑系统，由各种类型和尺寸的砌块、柱、梁、托梁、集管、盖板、连接器等联锁复合建筑单元组成。这些产品都是通过粘合（化学粘合）形成整体结构的。

RENCO产品采用天然原材料和回收产品的新合成材料，采用环保制造工艺制造。它经济实惠，易于使用，施工速度快，强度优越，施工后无需维护。美国材料与试验协会（ASTM）已经验证并列出了其环境产品声明（EPD）。

风力涡轮机叶片可执行数字孪生将降阶模型与实时传感器信号相结合，以实时评估结构性能。物理和虚拟传感器的结合是执行结构健康监测的关键。12.6m风力涡轮机叶片是在DTU BladeLab采用传统真空灌注工艺制造的。非卷曲UD和BIAX玻璃纤维织物、夹层芯材和根部嵌件以干铺层形式放置在模具中。

随后，使用环氧树脂系统对每个部件进行真空灌注工艺。在壳体和腹板被灌注并完全固化后，在修整叶片之前，使用环氧树脂粘合剂将两个翼型壳体和抗剪腹板粘合在一起。

利用碳纤维增强塑料的力学优势，开发了一种新型的木工机械模块化刀具。重量减轻了50%以上，工作速度提高了50%以上。用数值模拟分析了新的设计原理，而不是用碳纤维布代替金属刀具本体。遵循最佳载荷分担原则，虚拟开发实现了模块化工具设计，具有吸收离心力的三角形部件和容纳弯曲和扭转载荷的外壳。

碳纤维的负载优化定向导致工具主体的最大刚度和强度。最终的结果是在不影响产品质量的情况下最大限度地减轻重量并提高生产率。

OceanWings®是一种获得专利的、自动化的、自动升起和降低的垂直翼帆系统，使新建船舶或现有船舶能够减少燃油消耗，从而减少高达50%的碳足迹。

该技术面临的挑战包括机翼能够承受高达100节的风，同时确保船舶正常运行：根据风自动定向、可调节外倾角、可收拢和卷起。因此，结构对于应对这些挑战至关重要。AYRO选择在翼帆的构造中大量使用复合材料，因为它们机械强度高且重量轻。

具有专利各向异性耦合效应（A.L.D.-tech.®）的滑雪板，由大麻和再生碳纤维与生物基环氧树脂制成。这项创新是应用干纤维铺放（DFP）来生产混合大麻和再生碳纤维（rCF）滑雪板预成型件。

该工艺目前仅用于加工连续的原生碳纤维。由于麻带和定向rCF无纺布具有优异的材料特性，这两种材料都可以使用DFP自动加工。这样可以节省75%的大麻纤维切割废料，并利用我们碳纤维滑雪板的切割废料来节省成本并减少二氧化碳足迹。