复合材料船艇的新型制造技术

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欢迎访问e展厅 展厅 7 船舶/港口设备/海洋工程展厅 游艇, 橡皮艇, 港口起重机, ... 纤维增强聚合材料用于水上船艇的制造已有几十年的历史——从最普通的橡皮筏到豪华的大型游艇和隐形军舰——应用范围包括内饰、甲板上的舱口、船身、龙骨、舱壁、桅杆、帆和索具、舵、螺旋桨，甚至是锚。这些材料具有高比强度，并对可能造成表面渗透压的特定的磨损因素（阳光、水分的渗透、船坞或水的冲击）具有抵抗力。FRP结构还可以定制，集合多种特性，且具有阻燃性能以及美观的A级表面质量，其制造工艺在一定程度上已演变为闭模工艺，例如真空浸渍。 今天的水手很幸运，因为有各种满足喜好（适合船主预算）的船艇可供选择：从独木舟到用于垂钓的敞篷船，从渡船到拖网渔船、拖船、摩托艇，从单人双浆赛艇到潜水艇，从救生艇到战舰等等。顾客的需求在高能效生态环保型船艇的极限状态和大型游艇或性能极致的赛艇的无可比拟的丰富性之间摇摆。大型的生态型双体船Turanor PlanetSolar （请参考《增强塑料》Reinforced Plastics，2010年7/8月号）、世界上最大的私人支索双桅纵帆船Dream Symphony（请见第8页）和赢得美洲杯、加拿大杯、沃尔沃海洋杯等奖项的国际赛艇队会让人们大吃一惊。 2007年以来，船艇市场与充满暴风骤雨的海洋一样动荡不安——据预测总体下降了70％。顽强的船艇制造商不断缩小规模，走多元化发展路线，并开始采用玻纤、碳纤和芳纶纤维增强复合材料来持续改进产品的质量和性能。供应商已经将新的材料科学应用在船艇上，例如生物树脂、天然纤维增强材料、碳纳米管增强材料、低压固化的预浸料、三维无纺布和中心浸渍的玻璃纤维毡、低排放的船用聚酯/乙烯基酯树脂和胶衣、A级表面用的胶体和树脂，以及新的夹芯材料。对于大型船艇或小型船艇是否会增长、以什么速率增长、何时或者业内是否会接受FRP闭模工艺成为主流等问题，受访者的观点是多种多样的。 闭模工艺改变船艇制造过程 几十年来，复合材料船艇制造的基本方法，尤其是量产的休闲船艇，一直都是在单面模具或开式模具上用聚酯和乙烯基制树脂以及玻纤/芳纶纤维进行手糊和喷涂。聚合物胶衣和表皮形成一种层压材料以保护表面质量。 尽管开式成型工艺在人力和加工成本方面具有优势，但是该工艺的操作环境比较脏乱，因此受到许多限制，因为现在许多国家都制定了严格的健康和安全规范，包括溶剂释排放和会在空气传播的纤维粒子的控制。许多闭模工艺从船艇制造的早期就已被重新改进，以解决上述问题，而且还能使复合材料部件的重量大大减轻。这些工艺由于具体操作方式的不同有着显着的差异，例如树脂以何种方式进入两片闭合模具之间的腔体，进入时的温度和压力。闭模工艺主要包括树脂传递成型（RTM）、轻型RTM、真空辅助RTM（VARTM）、真空树脂浸渍成型（VRIM）、真空浸渍工艺（VIP）、闭腔真空袋成型（CCBM）和Seeman复合材料树脂浸渍成型工艺（SCRIMP）。 美国缅因州Brunswick的一家复合材料研发和制造公司的总裁Andre Cocquyt是GRP方面的专家，也是美国复合材料制造协会（ACMA）在真空浸渍工艺方面的顾问，他明确说明可他的观点：船艇行业从开模到闭模工艺的变化实质上都跟压力有关。 “如果只采用负压力，那就是VIP工艺。”他说，“如果只使用正压力，那就是RTM；如果将正负压力结合起来，那就是轻型RTM（LTRM）；SCRIMP是一种专利的VIP工艺；VARTM工艺有两种：在树脂上增加压力就像将加料桶举到填料区产生虹吸压力一样简单，或者使用机械泵给树脂的进入增加轻微的正压力。CCBM就是用一种特殊的真空袋反复抽真空。” Cocquyt在其职业生涯中，曾参与过北海捕鱼船和赛艇的复合材料结构的制造，现在其客户名单里至少有20家船艇制造商。 “许多造船厂使用的大多是这几种闭模工艺，因为每一种工艺在产品类型、形状、尺寸和部件数量方面都具有一定的优势。”他指出。 他还认为闭模工艺没有重大的技术壁垒，“尽管关于成本可能有些错误的概念。传统的开模工艺加工商可能认为浸渍过程所需的耗材（树脂处理线、真空袋和密封材料）都是额外的花费，但是认真了解过根本的底线后，我认为这些材料将会得到广泛的应用。” 他就这一事实给出了证据：“大多或所有在经济衰退之前就采用闭模工艺的客户，都已经很顺利的度过难关，现在远远领先于其他公司。他们拥有新的生产模式和更高效的生产技术，并用回以前的员工，开始承接大量的订单。” 闭模工艺正成为船艇制造行业的主流工艺，这一点也是Scott Lewit职业生涯的重心。作为美国佛罗里达州West Melbourne地区结构复合材料公司（Structural Composites）的总裁，他研究VARTM工艺已达30年之久，30年前，他创立了公司，并开始与美国海军开展业务往来。 “尽管闭模工艺的使用正在增多，但大多数船艇仍然是采用手糊/喷涂方法建造的。”他说，“超过35英尺的大型船艇越来越多的采用树脂浸渍工艺，因为其成本更低。18英尺以下的小型船艇正慢慢的转用VARTM工艺，但是过去我们并没有看到总体数量上的增长。” Lewit继续说到：“加工工艺的选择与部件非常相关。浸渍工艺最适合大型部件，例如船身和甲板，或者需要高纤维含量的部件。RTM可能非常适合小型的大量生产的部件，而VARTM以及LRTM、VIP和CCMB工艺适用于中等产量的中小型部件，而且生产出来的部件表面两侧都比较美观。这些工艺所带来的负面影响可能就是设计上的变化，这可能会导致模具的重大改变。” 结构复合材料公司（Structural Composites）目前正在建造一种轻型战舰（7.8米和11米），这是美国海军资助的一项”小型公司创新研究（SBIR）”项目的二期和三期工程的一部分。 “浸渍工艺可以达到海军要求的可重复性和层压质量。”Lewit解释说，“采用创新的浸渍工艺设计，我们将结构重量减轻了40%，而且不需要所谓的高级纤维。我们所做的工作还包括开发新的涂层系统以取代胶衣。我们正在开发一系列新的涂层配方，这些产品可以使我们将延伸率从2%提升到100%。”（延伸率指抵抗表面微裂纹和吸湿性的弹性性能表现。） 游艇制造商采用VIP工艺 美国俄亥俄州Painesville的Tartan- C&C游艇公司（Tartan- C&C Yachts）的首席运营官（COO）认为，复合材料和闭模工艺是他的公司能够提供15年防水保质期的关键所在，而其他公司一般只有5年。 Tracey Roskey在复合材料行业已经有31年的经验，尽管过去两年作为Tartan-C&C的COO，他只关注复合材料在船艇方面的应用。他说Tartan-C&C所用的所有复合材料中，70%是浸渍工艺，剩下的30%是混合浸渍工艺，应用范围包括甲板、船身、衬里和大型的内饰件。这使得5种C&C船型和9艘Tartan船艇转用闭模工艺，主要是真空浸渍工艺（VIP）。 “最初我们采用的是手糊和喷涂工艺，在1999年开始采用湿式真空袋工艺，但是我们发现，这种工艺比较脏乱，而且给工人的皮肤带来伤害。”Roskey说，“我们还不断坚持解决层压材料中滞留空气的问题，以及厚壁的不一致问题。” “2007年，我们首次在Tartan 3700号上采用VIP工艺，质量提升非常显着。过去18个月，我们通过严格控制粘度、温度、树脂/催化剂比例、加工时间和固化率，优化了我们的浸渍工艺，整个浸渍循环中只允许有10%变化。我们在每个部件成型前后都进行校准，以保证一个有限的操作范围，从而使材料发挥最好的性能。这已经将成型之后的维护工作减少了80%。” 过去数年，Tartan-C&C公司的几艘特定的船艇在加拿大杯、加拿大海军杯、芝加哥Mackinac杯、Charleston Race Week和Key West Race Week等赛事上都取得冠军。去年该公司推出的Tartan 4700反映了生产工艺的另一种改变。 “我们是去年5月份完成第二艘4700的组装的，并采用了清洁的胶衣，而不是在浸渍成型部件上喷涂颜料。”Roskey说，“这使得我们可以看得到内外层压板之中的增强材料，从而检查其均匀性。我们发现VIP工艺可以帮助我们达到较高的玻纤含量，采用我们专有的混合浸渍工艺，单次抽真空就可以达到70%的真空度。第三方评估机构表明，我们的FRP均匀度和密度水平是他们见过最好的。” “采用VIP工艺制成的复合材料舱口以前要耗费一周，现在可以在一天半之内完成。”Roskey补充，“这是质量的一个飞跃，同时也节约了人力。” 胶衣可以达到或破坏客户对船艇的看法，Roskey介绍了一个超清洁胶衣在4700上应用的案例。 “我们是去年5月份完成第二艘4700的组装的，并采用了清洁的胶衣，而不是在浸渍成型部件上喷涂颜料。”Roskey说，“这使得我们可以看得到内外层压板之中的增强材料，从而检查其均匀性。我们发现VIP工艺可以帮助我们达到较高的玻纤含量，采用我们专有的混合浸渍工艺，单次抽真空就可以达到70%的真空度。第三方评估机构表明，我们的FRP均匀度和密度水平是他们见过最好的。” “采用VIP工艺制成的复合材料舱口以前要耗费一周，现在可以在一天半之内完成。”Roskey补充，“这是质量的一个飞跃，同时也节约了人力。” 胶衣可以达到或破坏客户对船艇的看法，Roskey介绍了一个超清洁胶衣在4700上应用的案例。 “玻璃纤维有一定的重量，这使得接缝处的玻璃纤维在真空条件下有向上拉的趋势，因此我们正在尝试各种办法，使玻纤在固化过程中可以保持固定不动。” 在Roskey看来，手糊浸润过的玻璃纤维就像是在海绵上涂漆。“利用树脂浸渍工艺，我们在一个大气压下吸入树脂，然后混合型苯酚基环氧树脂胶衣会在纤维之间的孔隙上形成一层涂层，并填充孔隙。实际的浸润效果比以前好的多，比其他工艺都好。” 从市场前景的角度来看，Roseky认为变革还没有结束。 “状态良好的二手船和未出售的新船库存正在减少，但是更多的OEM和经销商将会关闭或者大批裁员。去年我们推出了四种新的船型，而且每个月至少建造一艘。但是，没有两艘船是相似的，因为我们的业务模式是介于量产和半定制之间的。” Tartan-C&C游艇公司通过旗下的Novis复合材料子公司制造碳纤维桅杆和小型吊杆，并将这些部件用作其游艇的标准件。Roskey报道说，这家OEM正与其材料供应商合作，开发目前还没有在船艇行业应用的特殊树脂技术。“这些技术能将玻纤的抗冲击性能提高到新的水平。我们也在解决外饰木质件的维护成本问题，开发新的涂层技术和混合材料，包括复合材料。这些材料上的改进可以降低船艇的总拥有成本，提高消费者的购买意愿。” 船艇行业用玻纤 总部位于美国俄亥俄州托莱多市的欧文斯科宁（Owens Corning）公司从2004年开始为闭模工艺提供创新的纤维织物FlowRo（R）和Flowtex（R）。欧文斯科宁工程解决方案的副总裁和总经理Brian Chambers评论说：“这些闭模产品组合反应了材料上的重大进步，成为过渡用开模织物的一种替代产品，这种开模织物在真空树脂浸渍工艺中的应用效果良好。” 最近，欧文斯科宁为LRTM和CCBM工艺开发了Uniconform?和Multicore?玻纤毡。 “我们看到船艇客户采用这些工艺制造了一系列产品，从小型的舱口到大型的游泳平台。”Chambers补充说，“定制游艇的制造商已经将真空浸渍工艺和夹芯的层压材料以及编制织物结合起来制造层压板，玻纤含量范围在70-75%之间。” 除了高玻纤含量和良好的表面质量，欧文斯科宁为船艇行业开发的玻纤产品反映了另一种趋势。 “我们的一些客户需要更环保或者‘更绿色’的部件。”Chambers说到，“我们的Advantex（R）玻纤增强材料是不含硼的ECR玻纤，比E玻纤更坚固，采用我们先进的玻璃熔融技术制成，需要更少的能耗和水，氟化物和氮氧化合物的排放水平更低。在复合材料层压板中使用Advantex玻纤的制造商制成的部件更加绿色。” 绿色营销 其他材料供应商已经注意到了船艇制造商中的绿色趋势。美国田纳西州Collierville市的AOC公司开发的聚酯和乙烯基酯树脂配方，具有低的苯乙烯含量和有害空气污染物（HAP）排放量，以及低轮廓性能。该公司的产品线包括Altek聚酯和Hydropel乙烯基酯树脂，可用于手糊/喷涂工艺、RTM、LRTM和树脂浸渍工艺，此外还有Hydropel和Vibrin聚酯胶衣。AOC还有一条专门的EcoTek绿色树脂生产线，S404-60G聚乙烯-对苯二甲酸聚酯和不含苯乙烯的具有触变作用的聚酯H164-ACAG-40特别适用于船艇行业。 AOC公司的闭模业务经理Mike Dettre指出，AOC提供既适用于手糊/喷涂工艺也适用于闭模工艺的树脂产品。 “我们看到船艇制造商客户对闭模工艺一直都很感兴趣。”他说，“除了低排放特性，RTM和浸渍工艺在材料效率和部件的一致性上有显着的改进。对于非常大的部件，浸渍工艺大概是唯一的选择，而中小型部件的模塑商就有更多的选择。” Dettre强调，A级表面质量一直以来都是大多数船艇制造商的重要目标，他指出：“传统的低轮廓树脂技术具有较高的放热温度，而且高温对传统的复合材料模具有不利影响，因此它的应用受到了限制。AOC最近推出了一种新的低轮廓船用树脂R-049-CPF-17，能够将放热温度降低40°F，从而延长了模具寿命。” AOC的另一个创新是帮助加工商在更短的时间内生产出更光滑的模具：MoldTruTM LPT-68000模具树脂可以将A级表面复合材料模具的制造成本和时间缩短70%。由于放热温度较低，一次性最多可以制造五层模具用层压板，且不会引起表面变形。传统的加工方法需要五层独立的层压材料，每层都需要一整天的固化循环。 使用这种树脂的直接结果就是交货时间更短，原型制造成本和模具成本更低。目前使用AOC树脂的船艇制造商包括Eco-Tek、Cabo and Hatteras Yachts、Nordic Tugs、Sundance skiffs、SeaRay赛艇、Chaparral Boats,，以及居住艇制造商Catamaran Cruisers。 “大多数船用复合材料的保质说明通常与胶衣的开裂有关。”AOC胶衣产品负责人Dan Oakley表示。他将Vibrin G515大肆夸奖了一番：“这种树脂配方提高了强度，且没有牺牲其他管件性能，特别是热变形温度。通常热变形温度会随着强度的提高而下降。Vibrin G515还具有8%的延伸率，几乎是其他同类胶衣的两倍。” AOC的一种新型胶衣技术正处于最后的测试阶段，这种胶衣能够与涂料在光泽度和色彩的保持方面进行竞争。 “研究结果表明，这种产品的使用寿命能够达到其他高级胶衣的两倍。”Oakley说。 亚麻纤维和低压固化 人们通常不会将预浸料看作绿色材料，但是英国Langley Mill 郡的Amber Composites公司反驳了这一点，它的Multiprepg 8020预浸料产品采用了天然亚麻增强的环氧树脂。这种亚麻纤维织物是来自英国Chesterfield郡Composites Evolution公司的Biotex，最初有两种选择：400 g/m2的2x2斜纹织物和500 g/m2的平纹织物。 “船艇制造商对于这种预浸料很感兴趣，因为它与玻纤相比，不但能够减重，具有更好的操作性，而且具有更高的抗老化性能。”Amber公司船用市场部经理Andrew Spendiff报道说：“我们最初不知道用亚麻织物能做什么，但是我们很高兴的发现，我们能够轻松地达到良好的浸润效果，以及良好的缝制和加工性能。” 一些游艇制造商正在测试亚麻纤维/环氧树脂预浸料的样品。 低压固化的预浸料也得到了船艇制造商的青睐，例如英国普尔市的Sunseeker公司，该公司在其Model 28摩托艇的超结构上成功采用了Amber复合材料公司（Amber Composite）的E520碳纤维/环氧树脂预浸料。Spendiff表示，这种低压预浸料“在加工性能和表面质量上非常具有吸引力，而且重量也大大减轻。在单一部件上，重量可以从一吨多点降低到大约250千克。随着燃油成本的提高，重量的减轻变得越来越重要。”从设计角度来看，重量的减轻让Sunseeker可以在Model 28摩托艇上增加一个大型的缠绕成型的窗户，这极大地增强了船艇制造商的经验。 Amber复合材料公司进行的其他创新开发集中在E525上，它的下一代低压预浸料具有更好的表面质量和操作性能，现在正处于客户测试的最后阶段，即将商业化。用于大型结构加工的低压预浸料具有更长的使用寿命；如果将聚酯胶衣系统和环氧树脂预浸料结合，可以使客户在采用他们所偏爱的胶衣的同时，享受到预浸料的良好性能。Spendiff说，这种材料潜在的优势包括壁厚的降低和部件厚度的一致性、重量的减轻、工艺更清洁、铺放时间的缩短。该供应商还提供其他的加工系统，从用于直接加工和闭合轮廓铸造的WB0700环氧树脂板以及用于插塞和直接加工的膏体。 Campion公司的Squish工艺 一个人可以在Campion号的甲板上将船长的帽子到处乱扔，站在“绿色”复合材料制成的部件上。2008年以来，该公司在其新型船艇结构中指定使用Envirez生物基聚酯和Maxguard低排放胶衣，这两种材料都来自美国俄亥俄州Dublin的亚什兰性能材料公司，此外还有美国密苏里州Earth市的Foam Supplies公司的聚氨酯浮选泡沫材料。 Campion船艇公司（Campion Marine）拥有五大品牌55种船型，在30个国家进行销售。五大品牌分别是Chase、Allante、Explorer、Svfara和Infinyte，尺寸范围从9英尺到30英尺。 该公司将回收塑料瓶制成的材料用于纵梁和地板，在制造过程中努力降低总的加工能耗，这使得Campion号在2010年获得了《船艇》杂志的第一个环保奖，使Safeguarding号在去年赢得了加拿大安全行船委员会的环境大奖。 自1974年Campion公司的家族生意自创办以来，大约90%的制造过程采用的是开模工艺。工艺过程中采用的主要是亚什兰的Envirez玉米/大豆/聚酯生物树脂。这种树脂制成的部件表面延伸率可以提高2.5倍，生物树脂还具有其他隐性的好处。 “Envirez的弹性可以帮助部件从模具中脱模，降低部件的张力。”Campion公司的总裁Brock Elliot说，“此外，我们的巴氏硬度值提高了15%。我们相信Envirez给我们提供了固化更好、强度更高的部件。” 该船艇制造商采用的另外10%的加工工艺包括最近使用的真空浸渍工艺。 Elliott解释说，该公司现在采用一种液体成型工艺，他们称之为“squish”，因为当成型油灰在额定夹持压力下（60psi）被挤出层压材料时，部件就成型了。 “我们将用于成型这些部件的生产区域称作‘Squish Chalet’，一种流行的加拿大饭馆，瑞士小屋（Swiss Chalet）。”他解释说。 这种工艺以及白色的低密度聚酯基成型化合物Poly-Bond B55-LV是由加拿大安大略省的ATC Formulated Polymers公司开发的。ATC将这种工艺称作低压压缩成型工艺，这种工艺有几种不同的形式。 “我们的工艺与我们调配的几种聚酯成型化合物匹配的特别好，尤其是Poly-Bond B55，它很适合需要良好表面质量的夹芯结构部件，例如船艇舱口盖、仪表板和硬质顶盖。”ATC 公司CEO Jean- Pascal Schroeder说，“自2008年以来，我们改进了这种闭模工艺，以便在每个成型周期中更好的控制部件的质量。” Lassi Ojanen在交通设备制造行业的复合材料应用领域拥有20多年的经验，他是ATC公司的一名员工，设计了新型的模具和加工参数，并制造了第一个采用气动夹持系统的液体成型工艺（squish moulding）开发工具。 ATC在2009年早期开始在它的船艇客户中推广Poly-Bond B55LV树脂和这种加工工艺，现在很多船艇制造商在生产过程中采用这种系统。 据Lassi介绍：“用FRP制成的‘squish moulding’的模具成本与通过传统手糊工艺制成的相同材质的模具成本相当。ATC在此基础上增加了一个钢质加强筋支架和反向压力栓，以承受模具的闭合载荷，帮助模具保持尺寸的稳定性。气动夹持系统可以用在几个模具上，从而降低成本。” Schroeder补充说：“这种模具和加工工艺可以适用的生产规模非常广泛。生产者可以只用一个简单的机械闭合系统或一个单面模具，Campion Marine曾经这么做过；或者装配一台更加精确的模具闭合框压力机用于大量的生产。” 就B55-LV而言，Schroeder指出：“对于高度结构化的复合材料部件，我们的成型化合物不是很适合或者说不具有成本优势。但是，一些灵活的树脂系统采用这种低压压缩工艺就非常适合生产结构部件。部件的尺寸受到模具实际应用中的一些限制。与RTM或浸渍工艺相比，这种低压压缩成型工艺不需要技术人员拥有很多经验，具有较低的加工成本，，可以使用高度填充的化合物，从而得到无变形的接近A级表面质量的双面部件。” Campion公司的Elliott指出：“在这种squish成型工艺中，B55-LV的催化作用在20-45分钟之内启动，60-90分钟之后达到完全的固化。这种模具是不需夹持的，成品部件需要修整。相对于其他闭模工艺，该工艺可以节约大约75%的人工和耗材。”他补充说，“气孔被消除了，部件的两个表面都具有A级表面质量，因此不需要抛光。我们的员工不需要将头伸进冒着烟气的桶里，因为这种工艺没有气味。我们可以简单的将三维玻纤和芳纶纤维织物整合到层压板内。” 事实上，Campion号的小型部件——例如舱口、手套箱、鱼柜和冷却器盖子——都是用这种工艺制成的。 船艇市场的发展与Elliott的想法相去不远：“这一行业的发展非常艰难。” Campion公司通过为其他OEM生产模具和部件，向多元业务方向发展，一个实例就是Vector Powerboats（也称作Kelowna）公司的40英尺长的V40，其船翼可以收缩，有商用和比赛用两个版本。Elliott将他们公司这种通向绿色制造业务的过程称作一个连续的旅程，现在他正开展工作，为他的FRP修整创造一个回收来源，并开发生物基的装饰用泡沫。他说他们的客户群体正在变化，因为在全球经济环境中，消费者的消费意识不但受到外界经济状况的影响，而且每种产品对船艇生命周期的影响也带有更多的个人意识。 船艇中的纳米技术 新一代军事/安全船艇的原型已经完成海上测试并转入生产阶段，这种船艇非常轻，消耗的燃油也非常少，碳排放可降低三分之二。设计、性能和FRP材料在17米长的无人驾驶浅水船Piranha号上得到了证实，该船由Zyvex技术公司（Zyvex Technologies）（总部在美国俄亥俄州的哥伦布市）位于西雅图的船艇部门制造。Piranha号达到轻质、坚固、高燃效性能的关键是，该公司的Arovex产品中连续碳纤维/环氧预浸料和碳纳米管的比例得到了提高，树脂/碳纤维的比例通常为35-40/60-65，碳纳米管比例为1%左右。Arovex中的玻纤有标准的、中间体和高模量碳纤维和玻纤可选，可以是单向织物或编织材料。用于Piranha的复合材料部件是在80°C（180°F）和120°C（250°F）的固化温度下制成的。 过去七年，Zyvex一直就Arovex和碳纳米管的分散问题进行研究。 “就我们已经投入的开发时间而言，Arovex对我们来说已经是一种相当成熟的产品。”Zyvex公司商业和防御应用部门总监Mike Nemeth说，“我们通过在我们的树脂系统中添加非常低量的碳纳米管，已经展示了最佳的硬度和强度。这也帮助该材料保持住了成本优势和加工的简便性。” 他报道说，Arovex在该公司的无人驾驶浅水船项目之前已经在航空航天应用中进行过长期的评估。 他解释说：“我们的员工已经深入了解如何使碳纳米管改进的Arovex达到最佳的固化循环和悬垂性，我们将配方中的纤维含量和树脂配方始终保持一致。” 当然，作为反海盗反走私护航舰的复合材料无人驾驶浅水船代表着船艇市场最特殊的一种小众产品，纳米科技的引入通常会提高船艇的成本。Nemeth说，Zyvex公司已经与附近的船艇公司接触，例如Pacific Coast Marine，说服他们在商用船艇的设计中考虑采用纳米复合材料预浸料。他这样表明立场：“我们不是与最传统的船艇制造商或者材料供应商竞争，我们最初瞄准的是尺寸更长、能效更高的特殊用途船艇，在这些特殊应用领域，纳米复合材料的价值可以得到体现。”他认为Zyvex公司的船艇部门作为一个新的船艇建造商，使他们可以根据客户的兴趣和要求，灵活的将产品线进行转换。现在他们拥有一套可以采用市场上最好的材料进行设计和建造船艇的设备。 在Piranha成功的基础上，Zyvex又开发了新的海上平台，该公司希望在年底之前推出另外两款产品。其中之一将包括与OEM合作开发的轻质纳米复合材料成品船艇部件，最初的产品有门和舱口。 “这些纳米复合材料产品与其他同类产品相比，能够将重量降低60%之多。”Nemeth表示。 光明的未来 即使在今天这样低迷的经济环境下，使用不同的FRP材料形式和制造方法新建成的船艇，每天都在刷新船艇行业的纪录。美国马里兰州安纳波利斯市Eric Greene Associates公司的军舰设计师、工程师和创办者Eric Greene观察到“闭模工艺的本质是创造出轻质超高能效的摩托艇。尽管预浸料一直被用于赛艇来提高终极速度，燃油效率和绿色流动现在已经成为最重要的因素。” Greene关注着多个涉及到大型军用、商用和休闲舰艇复合材料部件的工程项目。 “在我看来，采用闭模工艺来制造高能效大型游艇用的复合材料部件，事实上拥有非常广阔的前景。” “重量的减轻是关键。”结构复合材料公司（Structural Composites）的Lewit表示同意，“如果我们能够减轻船艇的重量，我们就能够减小发动机的尺寸，这样一来就能够产生螺旋效应，使我们最终能够降低船艇的成本，提高燃油效率。我们需要创造出下一代的轻质高能效船艇来重新振兴船艇制造行业。闭模工艺可以减少部件的变形，因此我们可以采用在结构上更加有效的设计方案。” “闭模工艺已经改变了我们的制造设计方式。”GRP专家Andrew Cocquyt总结说，“过去五年，我已经设计了一系列24米长的高速碳纤维船艇。采用真空浸渍工艺后我们发现，像重量和强度等特定性能能够很好的得到控制。此外，通过制造真空浸渍专用的模具并采用CNC裁切装置，建造过程可以更快，在建造的第一阶段可以显着缩短工作时间。在这一系列的第三个船身中——一个用层压板制成的夹芯船身——船身层压板是在准备模具的两个星期内完成的，最终的重量达到了250磅的设计目标。我清楚地记得，在上世纪80年代中期我用16小时手糊而成的预浸料，然后是慌乱的用真空袋抽真空，最后在每种材料凝胶之前去除多余的树脂。尽管我们对于开模工艺非常精通，但是这一切太疯狂了。” 他还不能对所有的事情表示完全了解。“过去十年我们在船艇市场实现了量的飞跃，我认为当整个行业都具备闭模技术、自动化操作、CNC和CAD能力，并促使这一切变得成熟，成为主流时，我们将在短期内达到一个稳定的平衡状态。虽然我们还需要几年的时间来获得足够的技能，来确保目标的实现，但是这一天会到来的。”(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (7/31/2013)