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2011年五大材料动态盘点

  • Update:2011-12-10
  • Y.S.L译
内容摘要
设计不是一门视觉艺术,而是必须经过精心安排、缜密思考的科学工作,产品设计要关照材料、工艺、外形等多个层面。本文将盘点2011年的五大材料动态,对于想要涉足汽车制造、医疗应用等行业的设计师来说,可能会是份不错的参考文献。

      在过去的一年中,最重要的材料应用趋势就是实现大批量生产,为此人们更多地关注替代材料及开发替代工艺。刚开始,这种势头未必表现出什么效果,但合适的材料和工艺将很可能带动相关产业的高速增长。在我看来,这一年来发展势头最猛的五个领域是:添加剂制造(AM),塑料,复合材料,金属和可回收材料。
      当然,大批量不是唯一受益的生产模式,小规模生产领域也出现很多颇具影响力的发展趋势。例如,在添加剂制造材料领域,就取得了重大突破,改善了小规模生产和快速原型制造产业。

     

      添加剂制造是材料领域的一大突破,它使得人们可以运用3D打印机成功实现小批量生产。图为利用此项技术制成的Urbee双人混合动力汽车模型。

      但是,正是那些实现了批量化生产的技术和工艺,可以撼动一个产业,甚至永久性地将其重组。这些趋势中许多涉及汽车制造业。在这一领域,新材料和技术不但必须符合该行业的生产规则和生产成本,还必须顺利、高效地适应自动化生产技术,而不会降低生产速度。
1添加剂制造(AM)材料
在这一领域,最重要的发展是新材料的开发,人们主要讨论有关添加剂制造业的材料拓宽问题。这方面的案例是Urbee的缩尺模型,这是3D打印机制造的第一辆车身原型,使用了Stratasys公司的熔融沉积成型机。该车的车身面板经过审核后,将以正确比例再造。这方面的其他例子多数涉及医疗和牙科领域,包括定制硅胶或感官树脂助听器,FDA批准制造的生物相容性塑料和金属合金植入物。
2塑料
除了这些医疗方面的塑料应用,今年在塑料制造方面最重要的突破存在于生物塑料领域。树脂生产商在生物塑料研制方面取得进展,他们着眼于开发用可循环原料制造的工程级塑料,而不是以如天然气或石油等碳氢化合物为原料。例如,Solvay公司正与Avantium公司合作,开发高性能的聚酰胺或尼龙材料。杜邦公司正在研制一种多年来被称为生物塑料圣杯的材料——以玉米为基础原料;过去人们在开发此种材料时,最大的问题来自材料本身的缺陷——它们不宜粘合,很容易四分五裂,而且在潮湿的环境中容易失去刚性和强度。我打赌,杜邦公司正是在努力解决这些问题。
3复合材料
人们对于不同材料的需求正在上升,最典型的是碳材料和玻璃纤维。碳复合材料汽车生产技术就反应出此趋势,另外,还有一些突破性技术解决了碳材料与钣金材料的合成,主要运用于制造汽车部件的大型结构。其中,最典型的例子要数Teijin公司改进的压缩成型技术,因为加入了热塑性树脂,直接省略了固化时间,将碳纤维增强塑料的成型时间压缩到一分钟以内。
4金属
钢铁产业并不走复合材料的路数。比较过金属材料和替代材料的汽车生产后,我们发现,当计算电动汽车的整个生命中的资源消耗时,是应该将其生产过程的隐藏排放量算入其中的,尤其是那些用替代性材料生产的汽车,材料的资源损耗更为明显。钢铁产业争辩道,钢铁行业的资源损耗是最低的,因为钢铁是可以完全回收的,这点比替代性材料优越很多。业内人士还声称,最新的轻质、高强度钢材比起复合材料来,凭借自身的强度绝不逊色。事实上,对于钢铁行业来说,取胜可没那么容易,人们已经开始研制出越来越多的轻质材料来制作混合材料。钢铁材料和混合材料必定继续存在竞争。
5可回收材料
最后一个主要趋势解决了钢铁产业对复合材料产业的控诉,即资源浪费问题。波音公司推出了它的复合材料制造的787梦想飞机,它使用碳纤维复合材料,因此飞机在损毁后其实是有可回收利用价值的。波音公司已经决定设立基金,去研究如何让这些材料得以循环利用,尤其是如何回收梦想号飞机的复合材料。这也将影响塑料在汽车制造和医疗领域的应用数量。
 

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