劉雁民、邱佑宗、葉日翔／工研院材化所
纖維強化複合材料具有高強度、高剛性和易於設計的優點，能有效減輕重量並提高有效載荷，已經廣泛應用於飛機主結構材料。除了在航太產業之外，纖維強化複合材料運用範圍已經普及至汽機車產業、運動器材產業、能源產業以及其他新興產業，未來的市場潛力無窮。本文主要為綜整國際複合材料界於JEC World 2019展會與研討會中發表之最新發展內容。未來複材產業將邁向工業4.0時代，即自動化、智慧化、系統虛實化，運用人機協同走向智慧生產。
【內文精選】
JEC複合材料展於2019年度在法國巴黎舉辦，主題包括：航太應用與製程、汽車應用與製程、營造與公共工程、環境永續、運動器材與健康照護、3D列印、大眾運輸與貨運、工業應用與複材製程設備。
纖維強化複合材料之國際發展現況
2019年JEC World展覽會內容偏重於以下幾個方向，也反映出國際上纖維強化複合材料(Fiber Reinforced Composites)目前的發展現況。
① 汽車產業應用： 藉由熱塑碳纖複材、發泡與蜂巢芯材、自動化製程、近A級表面等多項技術的進步與成本降低配合，以碳纖複材實現汽車/電動車輕量化的可能性，成果已較往年顯著提升。
④ 大量採用可程式化機械手臂於纖維預浸帶疊貼、自動化線上全檢等設備導入，將以往仰賴勞力的纖維強化複材產業，導向為自動化的產業。應用領域也由昂貴的航太產業普及到汽車民生產業。
2019年JEC展代表性新技術
4. 複雜型之熱塑複材快速製程（汽車製程）
此為匈牙利Evopro Systems Engineering Kft.所研發，以熱塑樹脂轉注(T-RTM)為基礎的自動化、短生產週期製程，特別聚焦於高度功能性整合、複雜形狀、可回收的零組件。技術特點包括：可回收尼龍(PA6)發泡為芯材的三明治結構以提高斷面剛性、亦以PA6覆蓋複材表面形成接近Class A表面、工業4.0的自動化生產、高度功能性整合降低生產成本20%。此技術以T-RTM技術製作PA6為基材的結構複材，並以埋入射出製作加強肋條，如圖四。
圖四、複雜型之熱塑複材快速製程
8. 連續纖維3D列印（3D列印）
此為美國Continuous Composites所研發，以達到無壓力釜複材製程。技術特點為無需使用傳統航太複材製程所需之模具與壓力釜，可大幅降低成本，自動化疊貼與原位注入以節省勞動人力需求並減少材料浪費。此技術重點為使用二支機械手臂協同作業定位纖維乾紗與原位樹脂注入，除可精準使用材料外，也可依需求擺放碳纖維、玻璃纖維等結構纖維，或是光纖、金屬絲等功能纖維，如圖八。
2019年JEC展台灣參展廠商掃描
2. 永虹先進材料(UHT Unitech)
該公司之碳纖維石墨化整體方案，使用微波技術，可提供客製化量產系統（產能150~400 tons/year），快速重塑碳纖維結構，將一般模數(235 GPa)碳纖維提升至中模數碳纖維(280~350 GPa)，節省耗能70%與縮短50%製程時間。同樣原理的複合材料微波無毒低成本回收系統之回收率達90%以上，且可維持90%以上碳纖維強度與模數，如圖十二。回收之碳纖維製程纖維加強塑料，應用於汽車零件製造。
圖十二、永虹先進材料(UHT Unitech)的展示
5. 其他廠商
明安(Advanced International Multitech)展出可塑型熱塑預浸板材及高爾夫球頭、蛙鞋等運動器材；莘茂(Epotech Composite)與台灣電緣(TEI Composites)展出熱塑編織布；福懋(Formosa Taffeta)展出筆電機殼等碳纖維編織布的應用；台塑(Formosa Plastics)展出700 Bar航太用高壓氣瓶、BMC碳纖模壓製程行李箱；科盛(CoreTech)展出新版模流分析軟體Moldex3D，提供3D纖維排向模擬…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
★本文節錄自「工業材料雜誌」395期，更多資料請見下方附檔。