再生碳纖維+3D打印，應(yīng)用于新一代列車(chē)

碳纖維是一種現(xiàn)代高性能材料，被廣泛應(yīng)用于要求部件具有機(jī)械強(qiáng)度但又十分輕質(zhì)的領(lǐng)域中，例如航空航天、汽車(chē)行業(yè)，以及風(fēng)能技術(shù)和現(xiàn)代體育器材中。但由于其高昂的成本，成為許多制造商的障礙。

由于每年會(huì)有成千上萬(wàn)噸碳纖維“垃圾”被簡(jiǎn)單填埋，造成資源和環(huán)境的極大浪費(fèi)。因此，利用新的碳纖維回收工藝，獲得再生碳纖維，不僅保留了它的原有價(jià)值，同時(shí)也使它們能夠被重新應(yīng)用。因此，再生碳纖維更具成本效益。
在鐵路領(lǐng)域的研究進(jìn)展
再生碳纖維在軌道車(chē)輛方面的研究項(xiàng)目源于英國(guó)鐵路安全與標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（RSSB）發(fā)起的一項(xiàng)車(chē)輛動(dòng)力學(xué)競(jìng)賽，由于最終是ELG公司主導(dǎo)的輕型碳纖維軌道車(chē)輛轉(zhuǎn)向架框架項(xiàng)目勝出，因此RSSB向ELG公司資助125萬(wàn)英鎊，用于設(shè)計(jì)和制造軌道客運(yùn)車(chē)輛再生碳纖維材料轉(zhuǎn)向架原型。

ELG公司是再生碳纖維產(chǎn)品專(zhuān)家，該公司擁有從制造廢料和終端零部件中回收碳纖維的一整套高效開(kāi)發(fā)方法。其在再生碳纖維軌道車(chē)輛轉(zhuǎn)向架項(xiàng)目中的研究團(tuán)隊(duì)包括英國(guó)Huddersfield大學(xué)鐵路研究中心、阿爾斯通公司以及伯明翰大學(xué)傳感器與符合材料研究中心在內(nèi)的聯(lián)合機(jī)構(gòu)。

▲位于研究中心的再生碳纖維材料轉(zhuǎn)向架

目前，再生碳纖維轉(zhuǎn)向架正在英國(guó)Huddersfield大學(xué)鐵路研究中心進(jìn)行全面測(cè)試。這種利用再生碳纖維制成的列車(chē)轉(zhuǎn)向架比常規(guī)轉(zhuǎn)向架重量減少了50%，這表明了其在軌道磨損、能源消耗以及維護(hù)成本等方面都會(huì)下降，將為運(yùn)營(yíng)商節(jié)省大量成本開(kāi)支。

負(fù)責(zé)測(cè)試階段的首席工程師表示：這是首次使用再生纖維制造轉(zhuǎn)向架框架，下面將對(duì)該轉(zhuǎn)向架的剛度進(jìn)行檢驗(yàn)，將在研究中心的滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)完成部分動(dòng)態(tài)測(cè)試。

碳纖維+3D打印
目前，Huddersfield大學(xué)鐵路研究中心正在對(duì)碳纖維材料和轉(zhuǎn)向架制造工藝進(jìn)行相關(guān)研究。該中心已經(jīng)獲得了約30萬(wàn)英鎊資助，用于開(kāi)發(fā)更輕型、更可靠、更舒適以及噪音更小的機(jī)車(chē)車(chē)輛。

該研究項(xiàng)目是歐盟的RUN2RAIL項(xiàng)目的一部分，RUN2RAIL是新項(xiàng)目的總稱(chēng)，屬于歐盟綜合鐵路項(xiàng)目Shift2Rail的一部分，資金總額為273.2萬(wàn)歐元，該項(xiàng)目共包含4個(gè)研究專(zhuān)題，由歐洲領(lǐng)先的工程公司和大學(xué)共享。

Huddersfield大學(xué)鐵路研究中心專(zhuān)家表示，碳纖維復(fù)合材料的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)在于，它們可以打印成幾乎任何形狀或結(jié)構(gòu)。研究中心決定探究碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用情況以及3D打印技術(shù)，以便使用機(jī)器人增材制造系統(tǒng)來(lái)構(gòu)建列車(chē)轉(zhuǎn)向架框架。

研究中心表示，隨著3D打印技術(shù)越來(lái)越成熟，為了生產(chǎn)新的軌道車(chē)輛部件，例如軸箱和制動(dòng)器支架，還將探索金屬3D打印。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，列車(chē)制造的應(yīng)用將變得更加可行。

盡管有工程公司已經(jīng)生產(chǎn)出了一種采用碳纖維彈簧裝置的轉(zhuǎn)向架，但傳統(tǒng)的鋼架仍然會(huì)用來(lái)制造列車(chē)車(chē)輪。Huddersfield大學(xué)鐵路研究中心專(zhuān)家表示，“我們已經(jīng)在考慮尋找替代材料制作輪轂或車(chē)軸，但目前正在研究�！�

RUN2RAIL項(xiàng)目預(yù)計(jì)將于2019年8月完工，而項(xiàng)目正在尋求的利用新材料和新技術(shù)來(lái)改善鐵路運(yùn)輸，使鐵路車(chē)輛“更輕、更可靠、更舒適、更安靜”的研究目的能否實(shí)現(xiàn)，結(jié)果究竟如何，讓我們拭目以待吧！

來(lái)源：復(fù)合材料體驗(yàn)館