再生碳纤维的现状：航空业能否实现闭环？

航空工业产生的碳纤维废料最多，可再生碳纤维的商业供应商经常将航空业视为可再生材料的来源。收集多余的材料，通常是未固化的热固性复合预浸料，并通过加热（热解）或化学溶剂（溶解）除去树脂，以获得纤维，然后将其破碎，切碎或制粒。随着行业越来越多地使用热塑性复合材料，它为回收提供了一系列新的机会。由于热塑性聚合物可以重熔和成型，因此航空业有更多机会将其自身的废物重新吸收到二次应用中-纤维和基体树脂均可重复使用。荷兰恩斯赫德的热塑性复合材料应用中心（TPAC）和当地的热塑性研究中心（TPRC）在应用研究方面进行了合作。

 TPAC研究人员Thomas de Bruijn指出，该行业的内部工作是在内部回收方面。这种材料。他说：“从可行性的角度来看，使用内部方法回收热塑性复合材料更有意义。”根据Thomas de Bruijn的说法，主要是由于可追溯性，飞机原始设备制造商比向商业再生碳纤维供应商求助的可能性更大。否则，将难以使聚合物类型与预期应用相匹配。荷兰GKN Fokker的工程应力专家Johan Meuzelaar认为，您应该在自己的生产环境中找到尽可能多的应用。 “从原始材料制成的热塑性零件的类型来看，我们可以看到许多这些零件都可以回收利用材料。他说：“我们一定会使用我们产生的大量废物。 TPRC的热塑性复合材料工程师Guillaume Vincent补充说：“我们已经有了设施。”内部回收适用于常规流程链，并且大多数设备都已安装到位，使其成为最经济的方式。 TPC循环恢复路线（TPRC和TPAC的照片）De Bruijn，Vincent和Meuzelaar参加了TPAC和TPRC运营的TPC循环项目。该项目旨在将热塑性复合材料加工过程中产生的生产废料再利用，用于航空航天和大批量应用，目的是以可承受的成本维持热塑性复合材料的高机械性能，并减少对环境的总体影响。 TPC循环过程的循环时间短，据说可以生产复杂的形状。使用TPC-Cycle工艺开发的Rotorcraft示教器维护面板（来自TPRC，TPAC和GKN Fokker的图片）从材料，制造，设计到应用，包括价值链不同部分的多个行业合作伙伴，包括GKN Fokker，东来先进复合材料（美国加利福尼亚的摩根希尔和荷兰的奈韦达尔），荷兰的Cato Composite Innovations，荷兰的热塑性塑料组件和Nido RecyclingTechniek都参加了TPC-Cycle项目。

根据de Bruijn所说，TPC-Cycle项目正在研究成本分析和生命周期分析的完成情况，以证明这个过程是经济的。此外，诸如“清洁天空2联合承诺”（由欧盟的“地平线2020”计划资助）之类的项目正在鼓励研发人员专注于航空废物的闭环利用。原始设备制造商正在寻找潜在的机会，“将回收的工厂废料用于内部零件，检修面板，小零件，甚至是车身夹子和系统支架。” GKN Fokker开发的热塑性多功能车身演示器下半部分的项目经理Bas Veldman博士通过呼吁在Clean Sky 2项目下提出有关机身夹和支架的提案来促进这一概念的发展。开发演示器的重要因素是通过将植物产生的废物用于框架夹具和架子等产品来减少环境影响。演示者还将用焊接代替紧固件，以节省材料，能源和成本，同时还有助于减轻重量。根据Meuzelaar的说法，GKN Fokker正在研究如何将回收技术纳入公司未来机身概念的一部分。他说，该概念可能会使用很多热塑性复合材料，从而会产生大量废物，这些废物可回收用于托架，配件和非结构性零件。 “考虑热塑性塑料体的原因是成本，我们认为这是一种经济的生产方法，包括回收利用。”他说。 Meuzelaar表示，高层目标是在航空领域制造更实惠，更可持续的产品。由于将热塑性塑料用于大规模生产，也会产生废物，但他坚信该废物可用于商业用途，并说用回收碳纤维增强的低剪切混合可模塑热塑性复合材料可提供具有连续纤维的传统层压板无法提供的设计纬度。

他解释说：“您还可以选择很多非常有趣的非结构组件，例如航空面板，小型整流罩或系统支架。在使用的材料，合金和生产系统方面，它们通常经过了过度设计。”他深信机会主要在于中等规模和中等复杂性的非结构性组件，它们仍然是较大组件总成本的重要组成部分。 Meuzelaar说：“尽管在不久的将来，我们不会用回收的热塑性塑料制造机翼，但在机翼内部，我们可以低成本制造某些零件。”所有这些表明，预测热塑性复合材料对回收行业的影响有些遥远。 “基于新的生产方法，例如带材铺设或定制坯料，可以减少浪费的百分比，与我们今天看到的典型的套料和冲压工艺相比，可以减少浪费。”德布赖恩说：“但总的来说，我认为将来会有更多的热塑性废料。”尽管人们对内部回收越来越感兴趣，但始终没有一些废物，而且制造商将不愿或无法在内部进行回收。在这种情况下，物料供应商可以回收物料。时间将告诉我们，热塑性复合材料的增加使用对供应链意味着什么。