在本期“專家視角”文章中,我們將了解如何采用基于等離子技術(shù)的粘合層來實現(xiàn)電動飛機用復(fù)合材料輕量化。Fraunhofer ICT公司項目經(jīng)理Rudolf Emmerich博士在德國KIT獲得物理學(xué)博士學(xué)位。他在微波和等離子體技術(shù)方面擁有近30年的經(jīng)驗,例如,在加速復(fù)合材料和粘合劑的固化過程、用等離子體沉積的粘合、腐蝕和耐劃傷層方面。
請介紹一下你自己和你的專業(yè)背景?
Emmerich:我是Rudolf Emmerich,在Fraunhofer ICT(弗勞恩霍夫信息通信技術(shù))公司工作。最初我學(xué)的是物理學(xué),但現(xiàn)在我在微波和等離子體技術(shù)領(lǐng)域工作,例如復(fù)合材料制造。我們與合作伙伴一起開發(fā)了一種基于復(fù)合材料的可持續(xù)飛機座椅結(jié)構(gòu)。
Fraunhofer ICT在許多科學(xué)和工業(yè)領(lǐng)域都有推動創(chuàng)新的部門。能否告訴我們Fraunhofer ICT的重點是什么嗎?
Emmerich:Fraunhofer協(xié)會總部位于慕尼黑,約有28000名員工。Fraunhofer ICT是這個協(xié)會的一部分。我們有六個部門的580名員工。兩個部門負(fù)責(zé)高能材料和高能材料測試;一個部門負(fù)責(zé)電化學(xué),另一個部門則負(fù)責(zé)可持續(xù)發(fā)展和回收技術(shù)。然后,我們的部門處理聚合物工程,重點關(guān)注復(fù)合材料、泡沫技術(shù)和包裝,我們有新的驅(qū)動系統(tǒng),可以處理新的燃燒電機,例如燃燒電子燃料或氨。

Fraunhofer ICT研究中心
Fraunhofer ICT擁有什么樣的研發(fā)能力?
Emmerich:作為Fraunhofer一部分,我們與工業(yè)有著緊密的聯(lián)系。而在我們部門,我們與飛機和汽車制造商及其供應(yīng)商、化工行業(yè)以及整個塑料和包裝行業(yè)等進(jìn)行合作。大多數(shù)情況下,我們將流程開發(fā)到演示級,只是為了顯示可見性并向市場展示潛力。我們將一些選定的成功發(fā)展提升到試點水平。在試點階段之后,有興趣銷售該產(chǎn)品的行業(yè)合作伙伴將為行業(yè)進(jìn)行開發(fā)。
貴部門目前參與的項目有哪些?
Emmerich:目前,我們正在致力于電動飛機的復(fù)合材料和驅(qū)動技術(shù),開發(fā)可持續(xù)的拉擠工藝、單材料夾層零件(例如PET纖維和PET基體),以及輕量化零件。我認(rèn)為最令人驚嘆的發(fā)展主題是,我們正在用等離子體聚合工藝制造納米多孔粘合層。有了這個粘合層,可以減少所有這些清潔劑、底漆和粘合劑,因此我們可以將粘合材料的碳足跡減少約90%。它們有很強的附著力,而且我們只使用一些硅基材料。我們已經(jīng)將其用于混合座椅結(jié)構(gòu),正在尋找飛機和座椅生產(chǎn)合作伙伴。
Fraunhofer ICT復(fù)合材料部門研究中心
為什么人們應(yīng)該關(guān)心復(fù)合材料的進(jìn)步?
Emmerich:與傳統(tǒng)材料相比,復(fù)合材料具有許多優(yōu)點。我認(rèn)為主要的一點是復(fù)合材料可以減輕重量,從而減少零件的碳足跡。在電動汽車中,電池往往很重,續(xù)航里程也有限,因此必須減輕重量以增加續(xù)航里程和效率。復(fù)合材料是最有效的方法之一。此外,它們具有更高的沖擊強度、損傷容限和更好的腐蝕性能。
在JEC World上,有沒有你特別希望參觀者參與的產(chǎn)品或開發(fā)?
Emmerich:混合動力飛機座椅就是以可持續(xù)性為出發(fā)點,簡化回收過程的例子之一。因此,我們只使用聚氨酯,因為聚氨酯是以固體材料、泡沫和粘合劑的形式存在的。因此,不需要對單個材料進(jìn)行分離,座椅可以一步回收。作為零件的制造工藝,我們選擇了三種適合大規(guī)模生產(chǎn)的工藝:需要高強度和復(fù)雜幾何形狀的外部零件的片材成型工藝、內(nèi)部零件的濕法壓縮成型以及用于金屬插件的可持續(xù)等離子體粘合技術(shù)。第一次生命周期分析表明,重量的減少直接降低了燃料消耗,從而使全球碳足跡減少了20%。此外,座椅僅由五個不同的部件組成,大大簡化了組裝和維護(hù)過程。我們希望其他工業(yè)合作伙伴對此感興趣。