文章來源：CompositesWorld，原文題目《手所采用回收碳纖維的全電動汽艇試水 可回收材料占比60%》
RS Sailing旨在打造一種全電動的剛性充氣艇(RIB)，其生產(chǎn)方式盡可能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)。經(jīng)歷幾次迭代后，Pulse 63 已準(zhǔn)備好下水。
首艘采用回收材料的全電動船。Pulse 63是RS Sailing姊妹品牌RS Electric Boats生產(chǎn)的第一款全電動剛性充氣艇 (RIB)，在大多數(shù)主要結(jié)構(gòu)部件中均采用玻璃纖維和再生碳纖維。首批客戶船將于2022年初下水。
照片來源：RS Sailing
RS Sailing（英國羅姆西）以生產(chǎn)世界一流的帆船而聞名，并宣揚(yáng)在其生產(chǎn)中使用盡可能多的可回收材料。三年前，該公司成立了姊妹品牌RS Electric Boats，專門從事電池電動剛性充氣艇 (RIB) 的設(shè)計(jì)和制造——輕型摩托艇具有剛性船體和充氣高壓空氣管，位于艇側(cè)以獲得額外的浮力。
2019 年，RS Electric Boats在德國杜塞爾多夫國際游艇展（BOOT Dusseldorf）上首次推出了Pulse 58 概念RIB。這艘示范船采用了幾種亞麻纖維/生物環(huán)氧樹脂組件，包括船體、甲板和控制臺。
從那時(shí)起，材料決策和整體設(shè)計(jì)至少經(jīng)歷了三遍迭代。再加上對整艘船的大量調(diào)整，才最終產(chǎn)生了Pulse 63，并計(jì)劃于 2022 年初上市。
第一次迭代：亞麻纖維Pulse 58
大多數(shù) RIB 由標(biāo)準(zhǔn)燃料動力發(fā)動機(jī)驅(qū)動，但小型（一人到兩人）電池供電設(shè)計(jì)除外。RS Electric Boats稱Pulse 63最多可搭載8人，是業(yè)內(nèi)第一艘將全電動推進(jìn)器用于同尺寸船只的船只。
第一次迭代：亞麻纖維。最初的Pulse 58設(shè)計(jì)（如圖所示）采用了亞麻纖維復(fù)合材料船體，事實(shí)證明這種材料很難用于商業(yè)生產(chǎn)。盡管如此，RS Electric Boats還是采用了許多原始設(shè)計(jì)和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，并將它們轉(zhuǎn)移到下一代Pulse 63。
照片來源：Norco
船體和整體形狀必須專門設(shè)計(jì)以適應(yīng)電力推進(jìn)。“當(dāng)開始設(shè)計(jì)電池電動 RIB 時(shí)，很顯而易見，不能只在普通船上添加電力驅(qū)動系統(tǒng)。你必須從頭開始，因?yàn)樵O(shè)計(jì)必須讓船超級高效，其中一些部件需要非常輕。非常重要的是，船的構(gòu)造要盡可能堅(jiān)固和堅(jiān)硬，只是為了讓它盡可能輕，”牛頓-紹森解釋說。
他補(bǔ)充說，電池控制臺是“整個(gè)設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)”。船體是一個(gè)堅(jiān)固的整體結(jié)構(gòu)，連接的甲板上也裝有電池。不需要橫隔板或框架。
RS Electric Boats于 2019年推出的5.8米Pulse 58 RIB具有船體、甲板、控制臺、電池盒和座椅造型，由當(dāng)?shù)刂圃焐?Norco（英國普爾）采用生物基環(huán)氧樹脂、天然亞麻纖維和在其需要的地方回收 PET 芯。
在2019年和2020年，RS Electric Boats旨在提高Pulse 58的產(chǎn)量并開始向客戶銷售。然而，由于 COVID-19疫情影響以及生物基材料的采購問題導(dǎo)致了短暫的延遲和一些設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變。
設(shè)計(jì)迭代和回收碳纖維：Pulse 63
2021年5月，RS Electric Boats決定更新品牌，與為提高產(chǎn)量做準(zhǔn)備的設(shè)計(jì)變更和材料決策保持一致。更名后的6.3米Pulse 63的復(fù)合材料部件由MTAG Composites Ltd.（英國康寧斯比）制造，該制造商與RS Sailing在工具開發(fā)和船只制造方面合作多年。市場上銷售的Pulse 63RIB 最高時(shí)速可達(dá) 23 節(jié)，最大航程可達(dá) 100 海里。它還可以使用各種可選功能進(jìn)行定制，例如拖車柱、單點(diǎn)升降機(jī)、頂篷和各種座椅配置。
注入干燥的回收碳纖維。來自MTAG Composites航空航天項(xiàng)目的再生碳纖維被用于Pulse 63上的幾個(gè)灌注結(jié)構(gòu)部件。
圖片來源：MTAG 復(fù)合材料
該船的復(fù)合材料部件包括船體、甲板、內(nèi)部地板、控制臺、發(fā)動機(jī)箱和艙口。然而，采購在原始設(shè)計(jì)中使用的亞麻纖維和生物基環(huán)氧樹脂比批量生產(chǎn)船只所需的水平更困難。
“隨著天然纖維和生物基樹脂變得越來越容易獲取，材料決定肯定會在未來幾年發(fā)生變化，”牛頓-紹森說。目前，該船的整體船體結(jié)合了注入乙烯基酯的玻璃和碳纖維織物。為了減輕重量，船體沒有核心，而是用碳纖維層加固。船的所有其他復(fù)合材料部件——內(nèi)甲板、地板、控制臺、發(fā)動機(jī)箱和艙口——均由回收的碳纖維和乙烯基酯制成，并根據(jù)需要使用回收的PET芯材（由瑞士 Sins的3A Composites Core Materials提供）。“目前船體不是由回收材料制成，需要更多時(shí)間進(jìn)行開發(fā)和測試，”他指出。
——關(guān)于樹脂，RS Electric Boats出于多種原因選擇了更傳統(tǒng)的乙烯基酯而不是生物基環(huán)氧樹脂。
事實(shí)證明，生物基環(huán)氧樹脂難以與樹脂灌注一起使用。“當(dāng)在灌注過程中使用任何類型的環(huán)氧樹脂時(shí)，不能使用可重復(fù)使用的硅膠真空袋，”牛頓-紹森解釋說。環(huán)氧樹脂會與硅膠發(fā)生反應(yīng)，而設(shè)計(jì)為可使用100-150次循環(huán)的硅膠袋可能只能使用 5次。“你最終會在制造過程中產(chǎn)生大量的垃圾填埋，”他說。乙烯基酯被選為與硅膠袋一起使用的最佳選擇。
MTAG Composites的技術(shù)銷售和營銷經(jīng)理兼項(xiàng)目經(jīng)理Tim King指出：“生物基乙烯基酯即將問世，但對于這種尺寸的產(chǎn)品，它們在商業(yè)上尚不可行。它們的產(chǎn)量相對較小。”
再生 PET 芯材。在需要額外加固的船體結(jié)構(gòu)區(qū)域，使用了3A公司的回收 PET 芯材。
圖片來源：MTAG 復(fù)合材料
——關(guān)于纖維，用于船只的回收碳纖維是MTAG Composites在碳纖維飛機(jī)座椅上工作的廢料再利用，通過第三方制造商 Gen 2 Carbon [前身為 ELG Carbon Fibre，英國科斯利]處理。
MTAG不是將纖維切碎或加工成預(yù)浸料，而是直接注入干燥的再生碳纖維無紡布。“考慮到回收纖維的密度，這尤其難以做到。它不常用樹脂填充，但我們想出了一個(gè)成功的方法，”金說。
該工藝于2019年在RS Neo的前甲板上首次展示，其中MTAG Composites和RS Sailing用再生碳纖維取代了傳統(tǒng)的玻璃纖維增強(qiáng)材料。“這種情況已經(jīng)出現(xiàn)很多年了，但我知道我們MTAG和Gen 2很高興看到該產(chǎn)品和流程向前發(fā)展，”King 說。
最后，“船上大約60%的復(fù)合材料部件是由可回收材料制成的，無論是PET芯還是碳纖維邊角料，”金說。所有的復(fù)合材料部件都在真空下灌注，除了一些用干燥材料手工鋪設(shè)的小配件。
計(jì)劃于2022年啟航。據(jù)制造商MTAG稱，Pulse 63 上大約60%的組件由回收材料制成。
圖片來源：RS 帆船
新的Pulse 63模具建立在Pulse 58的基礎(chǔ)上，MTAG Composites根據(jù)RS Electric的規(guī)格對其進(jìn)行了更改。所有總共 22 個(gè)模具，包括 4 個(gè)實(shí)心灌注工具、6個(gè)用于手糊的工具和12個(gè)硅膠袋裝工具——都是復(fù)合材料，由 Norco 或 MTAG內(nèi)部制造。該團(tuán)隊(duì)于2021年2月開始使用這些模具，最終模具于 8 月交付。
首批四艘Pulse 63船計(jì)劃于今年年底投產(chǎn)，準(zhǔn)備在明年一月的杜塞爾多夫國際船展（BOOT Dusseldorf）上展出。
