德國Voith Composites公司主要業(yè)務(wù)是生產(chǎn)汽車零部件，且專注于自動(dòng)化和復(fù)合材料4.0工藝。最近，該公司利用其在新興氫經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)，為重型貨物運(yùn)輸行業(yè)提供了700巴的儲(chǔ)氫罐。與傳統(tǒng)的纖維纏繞碳纖維增強(qiáng)聚合物（CFRP）儲(chǔ)罐相比，該儲(chǔ)罐采用自動(dòng)絲束纏繞工藝制造，重量更輕，氫氣容量更高。
與此同時(shí)，Voith Composites還專注于可持續(xù)發(fā)展，尤其是在汽車制造商面臨越來越大的壓力，要求其零部件采用回收和可持續(xù)發(fā)展解決方案的情況下。因此，在過去的一年里，Voith Composites一直專注于開拓創(chuàng)新技術(shù)和合作伙伴關(guān)系，以使其高壓碳纖維儲(chǔ)罐在其15年壽命結(jié)束時(shí)能夠回收，以及使用由此產(chǎn)生的回收碳纖維制造新汽車部件的解決方案。
Voith Composites及其合作伙伴，包括日本東麗、德國特諾沃和意大利德爾塔普雷格公司，正在研究兩種不同的回收工藝，一種用于回收制造廢料，另一種用于儲(chǔ)氫罐等報(bào)廢（end-of-life，EOL）零件。
在第一種工藝過程中，Voith氫氣罐纏繞過程中產(chǎn)生的干碳纖維切屑被收集起來，并將其切割至約60毫米長。這些纖維被定向制造成干態(tài)的非織造織物，用樹脂浸漬，然后鋪成預(yù)浸料堆，在閉模過程中壓制成最終的終端應(yīng)用結(jié)構(gòu)件。該工藝已經(jīng)用于制造汽車示范零部件。在法國巴黎舉行的JEC World 2023上，Voith就展示了一種與歐洲汽車制造商合作制造的用于加固跑車車底的結(jié)構(gòu)部件。
Voith公司在JEC World2023上展示利用回收碳纖維加工的汽車結(jié)構(gòu)件
在第二種回收工藝中，使用基于酸性溶劑分解工藝從已達(dá)到報(bào)廢的復(fù)合材料部件中提取碳纖維和樹脂。在這個(gè)過程中，60-80毫米的碳纖維被提取出來，并在一個(gè)單獨(dú)的過程中，重新定向和再制造成50毫米寬的單向帶，然后用環(huán)氧樹脂浸漬。隨后使用Voith Roving Applicator（VRA）技術(shù)將預(yù)浸膠帶定制成新汽車部件的預(yù)成型件，這是一種將膠帶切割成預(yù)定長度并以指定角度放置的自動(dòng)化工藝。
Voith公司使用VRA技術(shù)將預(yù)浸膠帶切割并放置在定制鋪層中
目前，切碎的報(bào)廢零件被送入中試規(guī)模的裝置，得到的纖維長度相對(duì)較短（高達(dá)80毫米）。未來，目標(biāo)是將該工藝擴(kuò)展到連續(xù)纖維，如Voith 的絲束纏繞高壓儲(chǔ)氫罐中使用的纖維，而另一個(gè)目標(biāo)則是將提取的樹脂成分再制造成新的樹脂。
在過去的一年里，Voith 報(bào)告稱，這一過程的工作一直在進(jìn)行中，主要目標(biāo)是確定是否可以用回收的碳纖維制造出功能齊全的部件。這項(xiàng)工作包括確定疊層的壓制效果、樹脂的流動(dòng)方式和碳纖維的性能，所有這些對(duì)于確定如何微調(diào)變量以及如何使制造過程適應(yīng)公司的回收理念都很重要。
目前，Voith正在繼續(xù)測(cè)試原型零件和試件，據(jù)報(bào)道，到目前為止，結(jié)果是積極的。例如，與原始碳纖維相比，再生碳纖維（rCF）帶的拉伸強(qiáng)度在80-90%的范圍內(nèi)。
Voith Composites公司儲(chǔ)氫瓶自動(dòng)化制造設(shè)備
Voith Composites公司的國際銷售經(jīng)理Mario Krupka解釋說，隨著這兩種工藝的不斷發(fā)展，下一步將轉(zhuǎn)向生物基或再生樹脂及其rCF。第一步是用標(biāo)準(zhǔn)環(huán)氧樹脂體系浸漬rCF，與典型的原始CF帶中使用的樹脂相匹配；第二步是將rCF與另一家供應(yīng)商的玻璃化環(huán)氧樹脂結(jié)合。由于其具有熱塑性，這種樹脂可以熔化，因此更容易回收；最后一步是使用100%生物基環(huán)氧樹脂系統(tǒng)，或從溶劑解回收過程中提取的環(huán)氧樹脂。
對(duì)于這兩種工藝，回收本身由Voith的合作伙伴完成，然后Voith將使用回收材料在其生產(chǎn)設(shè)施生產(chǎn)CFRP部件。Krupka介紹說：“這就是我們打算在15年后賦予儲(chǔ)氫罐第二次生命的方式，將其制作成為功能齊全的CFRP汽車結(jié)構(gòu)部件。”Voith表示，它將繼續(xù)與汽車制造商合作伙伴合作，最終目標(biāo)是將rCF部件納入生產(chǎn)運(yùn)動(dòng)型和豪華型汽車。
