從JEC World 2018發明獎看複合材料技術最新發展(下)

 

刊登日期:2018/5/23
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陳世明/工研院材化所

6. 船舶(Marine)
Uljanik JSC (Croatia) for composite cargo decks for a vehicle carrier. Core materials for this project were supplied by Diab (Sweden).
SIEM西塞羅汽車運輸船使用大量玻璃纖維複合結構作為貨艙,節省相當的重量,所以可易減少燃料消耗和二氧化碳排放量。主要優點為:降低燃料消耗4.5%或2.1噸/天、有效載荷增加800噸、縮短生產週期、在發生火災時可提高船員和貨物的安全性,以及生產成本卻與傳統設計相當等。

此方案是在三個上部貨物甲板使用大量玻璃纖維夾PVC發泡芯板進行的創新設計與實作案例(如圖十一)。總計12,500平方米的甲板面積覆蓋著相當於2.5個足球場的複合結構(如圖十二)。這種設計通過提高穩定性、減少燃料消耗和增加貨物承載量,來提高船舶性能。船體上部結構重量減少了230噸,穩定性能得到了改善,並使能夠減少船底雙層底所需的壓載水量達600噸(如圖十三)。

圖十一、玻璃纖維/PVC發泡芯板三明治的實作照片
圖十一、玻璃纖維/PVC發泡芯板三明治的實作照片

7. 軌道車輛(Railway)
ELG Carbon Fibre Ltd. (United Kingdom) and its partners, Alstom Transport (United Kingdom), Magma Structures (United Kingdom), the University of Birmingham (United Kingdom), and the University of Huddersfield (United Kingdom) for a bogie frame made of optimized lightweight carbon fiber
這是第一個開發軌道車輛用之碳纖維轉向架的計劃,其中包括可回收材料,以解決阻礙商業採用的障礙。主要優點有:重量減輕至少50%、減少軌道磨損和維護、具降低全球變暖之潛力、大批量製造技術,降低了複合材料化的資本成本。

ELG Carbon Fibre Ltd.(Coseley,Dudley,UK)提供了其回收的碳纖維來開發用於鐵路車輛的複合轉向架架構。該計劃是英國RSSB(鐵路安全標準委員會)為其提供1.25億英鎊的撥款,旨在減輕重量並優化垂直和橫向剛度,以降低車輛運營成本,基礎設施損壞和環境影響。為期兩年的計劃將由包括CCT、伯明翰大學和哈德斯菲爾德大學在內的公司聯盟提供,並由阿爾斯通(Alstom Transport) 提供額外經費支持。

圖十四、ELG 和 Alstom Transport團隊開發之軌道車輛用碳纖維轉向架
圖十四、ELG 和 Alstom Transport團隊開發之軌道車輛用碳纖維轉向架

除了管理計劃和提供可回收碳纖維材料外,ELG碳纖維公司還負責提供多種材料設計,其中可再生碳纖維具有突出特點,以滿足成本和性能目標。該計劃的第一階段為該聯盟開發之優化設計,並與相關機構合作,以解決鐵路應用中主要複合結構的轉向架問題。該計劃的第二階段預計在哈德斯菲爾德大學使用動態測試裝置在具代表性的試驗條件下測試(如圖十四)。伯明翰大學也正在開發嵌入式健康監測系統,通過這系統進行數據蒐集及演算。該計劃預計將於2018年第四季度結束。該計畫提供的好處包括:通過減少軌道上的垂直和橫向負載來減少軌道磨損,從而降低基礎設施維護成本,通過使用嵌入式健康監測系統提高可靠性和操作可用性,減少能源消耗和全球變暖足跡......以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

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