如今,最大限度地减少对环境的影响是复合材料行业面临的一个非常重要的挑战。复合废物的最大问题之一与所涉及材料的复杂性和不断增加的废物数量有关。在复合材料行业寻求更可持续的解决方案之际,Somocap和Compositadour正在接近终点线。他们正在开发解决方案,重新利用来自航空等行业的热塑性复合材料废料,生产出能充分利用长纤维的技术部件。
随着工业的发展和许多产品的报废,生产废物也在增加。这就是为什么复合废物的可持续解决方案是向绿色转型过程中需要解决的关键问题。在这种情况下,越来越多地使用的热塑性基体复合材料具有能够多次加工的独特优势,而热固性基体复合材料则没有。在此框架内,从事橡胶、塑料和复合材料成型的公司Somocap,与从事复合材料工艺的技术平台Compositadour联合起来迎接挑战。
不同类型的废物
在法国西南部,这两家公司发现了大量的热塑性复合材料垃圾。由于没有回收或再利用这些废物的解决方案,它最终被填埋了。这种热塑性复合材料废物可分为两类。它可以是来自批量生产的新材料废料,例如自动切割或悬垂,也可以是来自已经转换的材料,如测试零件、不符合规范的零件和已经报废的零件。
通过研发,Somocap和Compositadour致力于从这些不同的物流中回收复合废物,并将其用于制造由短纤维制成的技术部件。
该方法包括在将这些废料整合到创新的再利用过程中之前对其进行修复。重新处理是必要的,因为生产中识别出的废物由于其形式(大小和形状)而无法像通常的过程中那样重复使用。这一步骤去除了废物,随后产生了新的原材料。无论回收何种类型的废物,其目标都是对经过修复的材料进行再加工,同时保留其特殊机械性能的优势。从本质上讲,所识别的材料类型在厚度、刚度、坚固性、形状等方面非常不同。因此,必须使用不同的方法来修复它们。
废物再处理
其中一种主要方法是将已经固结的复合废物和废弃的成品分解成各种形状和体积。通过这种方法可以生产出相对均匀的“碎片”形式的原材料。由于纤维叠层赋予零件很大的强度,因此需要付出很大的努力才能断裂。因此,这些层必须分层,以便于加工。Somocap、Compositadour和他们的合作伙伴进行的研究已经开发出一种可以处理这种废物的研磨机。它生产了一种新的短纤维材料(>15毫米)。另一方面,对于由一层非常精细、相当柔软的单向纤维制成的新材料废料,相同的研磨溶液会损坏纤维并影响性能。因此,回收这些废料需要切割(而不是研磨),目的是产生校准长度的相同碎片,通常称为“芯片”。测试了各种切割方法:激光、旋转刀片、模具、超声波等。这里的困难在于用单一的切割溶液处理每种类型的废料形状的能力。选定的技术仍在优化中,将使校准复合材料“芯片”成为可能。
实施过程
在工业规模上,已经开发了两种回收工艺来实现每种新的原材料(磨碎的短纤维碎片和薄复合材料芯片)。第一个过程是热压或热成型。它涉及一个压力机,广泛应用于所有材料的成型行业。它具有明显的优点,即成本低廉且易于实现。根据使用的纤维类型,热成型非常适合控制新材料并获得预期的必要性能。这一领域的发展已经产生了可回收的复合材料零件。
已经部署的第二个进程是创新的。它的开发目的是创造非常复杂的形状,并可以产生非常详细的几何形状,这是典型的热成型工艺无法实现的。此外,它几乎不需要像轮廓切割或修剪这样的精加工操作。由于可行性已被证明,开发人员正在继续使该工艺工业化,并使其适合批量生产。
创新可持续发展有助于未来
目前,高达99%的复合废物未被回收。Somocap和Compositadour开发的解决方案将有可能从迄今为止尚未回收的废物中生产出形状简单和复杂的技术产品。基于Somocap的成型专业知识,一种更复杂的工艺可以从长短纤维中生产出复杂的形状。所开发的工艺的优点在于易于实施,并将原始纤维保存为长纤维。
开发简单和复杂形状的目标是脱碳路线图的一部分,而脱碳现在在所有行业都是必不可少的。该团队已经获得了生态创新奖,现在正在寻找合作伙伴启动示范阶段,最终将实现大规模生产。设想的第一批应用是飞机、无人机和国防设备各种技术部件的中小型生产。