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(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)飛機(jī)用復(fù)合材料輕量化。Fraunhofer ICT公司項(xiàng)目經(jīng)理Rudolf Emmerich博士在德國(guó)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(yàn)，例如，在加速?gòu)?fù)合材料和粘合劑的固化過(guò)程、用等離子體沉積的粘合、腐蝕和耐劃傷層方面。
請(qǐng)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(jī)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(dòng)創(chuàng)新的部門。能否告訴我們Fraunhofer ICT的重點(diǎn)是什么嗎？
Emmerich：Fraunhofer協(xié)會(huì)總部位于慕尼黑，約有28000名員工。Fraunhofer ICT是這個(gè)協(xié)會(huì)的一部分。我們有六個(gè)部門的580名員工。兩個(gè)部門負(fù)責(zé)高能材料和高能材料測(cè)試；一個(gè)部門負(fù)責(zé)電化學(xué)，另一個(gè)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(diǎn)關(guān)注復(fù)合材料、泡沫技術(shù)和包裝，我們有新的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可以處理新的燃燒電機(jī)，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(jī)和汽車制造商及其供應(yīng)商、化工行業(yè)以及整個(gè)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(jí)，只是為了顯示可見性并向市場(chǎng)展示潛力。我們將一些選定的成功發(fā)展提升到試點(diǎn)水平。在試點(diǎn)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(xiàng)目有哪些？
Emmerich：目前，我們正在致力于電動(dòng)飛機(jī)的復(fù)合材料和驅(qū)動(dòng)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(gè)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(qiáng)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(jī)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(diǎn)。我認(rèn)為主要的一點(diǎn)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(dòng)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(qiáng)度、損傷容限和更好的腐蝕性能。
在JEC World上，有沒(méi)有你特別希望參觀者參與的產(chǎn)品或開發(fā)？
Emmerich：混合動(dòng)力飛機(jī)座椅就是以可持續(xù)性為出發(fā)點(diǎn)，簡(jiǎn)化回收過(guò)程的例子之一。因此，我們只使用聚氨酯，因?yàn)榫郯滨ナ且怨腆w材料、泡沫和粘合劑的形式存在的。因此，不需要對(duì)單個(gè)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(qiáng)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(gè)不同的部件組成，大大簡(jiǎn)化了組裝和維護(hù)過(guò)程。我們希望其他工業(yè)合作伙伴對(duì)此感興趣。
