全电动摩托艇试水回收碳纤维

RS Sailing（英国罗姆西）以生产世界一流的帆船而闻名，并声称在其生产中使用尽可能多的可回收材料。三年前，该公司成立了姊妹品牌 RS Electric Boats，专门从事电池电动刚性充气艇 (RIB) 的设计和制造 - 轻型摩托艇具有刚性船体和充气高压空气管在船体两侧以获得额外的浮力。 RIB 用于娱乐用途，通常由急救人员、军事操作员或教练组用于赛艇比赛。

RS Sailing 的设计与技术首席执行官 Alex Newton-Southon 解释说，随着汽车制造商希望变得更加电气化并考虑可持续制造和材料，RS Electric Boats 希望在船舶市场上做同样的事情。 “对我们来说，很明显电动船是市场的发展方向。实际上，传统的舷外发动机的污染程度是当今汽车的 50 倍左右。我们希望尽自己的一份力量来帮助保护地球，”他说。

推动市场朝着更可持续的推进、材料和制造选择方向发展一直是过去三年的目标，因为 RS Electric Boats 一直致力于开发其第一个电池电动 RIB 并将其商业化。 2019 年，RS Electric Boats 推出了 Pulse 58 在德国杜塞尔多夫国际游艇展上的概念 RIB。这艘示范船采用了几种亚麻纤维/生物环氧树脂组件，包括船体、甲板和控制台。

从那时起，材料决策和整体设计至少迭代了 3 次——“加上对整艘船的大量调整，”牛顿-绍森承认——最终产生了 Pulse 63 , 将于 2022 年初上市。

第一次，亚麻纤维复合材料迭代：Pulse 58

大多数 RIB 由标准燃料动力发动机驱动，但小型（一人到两人）电池供电设计除外。 RS Electric Boats 声称拥有 Pulse 63 设计为最多可搭载 8 人，是业内首个将全电动推进器用于同尺寸船只的船只。

船体和整体形状必须专门设计以适应电力推进。 “当您开始设计电池电动 RIB 时，很明显的一件事是，您不能只在普通船上添加电力驱动系统。你必须从头开始，因为设计必须让船超级高效，其中一些是归结为重量。非常重要的是，船的构造要尽可能坚固和坚硬，只是为了让它尽可能轻，”Newton-Southon 解释说。

他补充说，电池控制台是“整个设备的主要结构”。船体是一个坚固的整体结构，连接的甲板上也装有电池。不需要横隔板或框架。

5.8 米 Pulse 58 RS Electric Boats 于 2019 年推出的 RIB 具有船体、甲板、控制台、电池盒和座椅造型，由当地制造商 Norco（英国普尔）在需要时使用生物基环氧树脂、天然来源的亚麻纤维和回收的 PET 芯通过灌注制造。

在 2019 年和 2020 年，RS Electric Boats 旨在提高 Pulse 58 的产量 并开始向客户销售。然而，由于 COVID-19 大流行造成的挫折，以及生物基材料的采购问题，导致了短暂的延迟和一些设计转变。

设计迭代和再生碳纤维：Pulse 63

2021 年 5 月，RS Electric Boats 决定更新品牌，与为提高产量做准备的设计变更和材料决策保持一致。改名为 6.3 米 Pulse 63 的复合组件 由 MTAG Composites Ltd.（英国康宁斯比）制造，该制造商与 RS Sailing 在工具开发和船只制造方面合作多年。市场上销售的 Pulse 63 RIB 最高时速可达 23 节，最大航程可达 100 海里。它还可以定制各种可选功能，例如拖车柱、单点升降机、顶篷和各种座椅配置。

该船的复合材料部件包括船体、甲板、内部地板、控制台、发动机箱和舱口。然而，事实证明，在船舶批量生产所需的水平上，采购原始设计中使用的亚麻纤维和生物基环氧树脂比预期的要困难。

“随着天然纤维和生物基树脂变得越来越容易实现，材料决定肯定会在未来几年发生变化，”牛顿-绍森说。目前，该船的整体船体结合了注入乙烯基酯的玻璃和碳纤维织物。为了减轻重量，船体没有芯，而是用碳纤维层加固。船的所有其他复合材料部件——内甲板、地板、控制台、发动机箱和舱口——均由回收的碳纤维和乙烯基酯制成，并根据需要使用回收的 PET 芯材（由瑞士 Sins 的 3A Composites Core Materials 提供）。 “目前船体不是由回收材料制成，只是为了给我们更多时间进行开发和测试，”他指出。

对于树脂，RS Electric Boats 出于多种原因选择了更传统的乙烯基酯而不是生物基环氧树脂。一是可用性。根据 Newton-Southon 的说法，以商业数量生产真正可持续的树脂的速度比他希望的要慢。 “这不仅仅是价格，”他说，“而是关于能够长期相信产品。 10年后这些产品会发生什么变化？材料能撑得住吗？它们太新了，我们还不知道。那里有需求，我们愿意为更可持续的材料多花一点钱，但我们需要能够信任产品的寿命。”

事实证明，生物基环氧树脂难以与树脂灌注一起使用。 “当您在灌注过程中使用任何类型的环氧树脂时，您不能使用可重复使用的硅胶真空袋，”Newton-Southon 解释说。环氧树脂会与硅胶发生反应，而设计为可使用 100-150 次循环的硅胶袋可能只能使用 5 次。 “你最终会在制造过程中产生大量的垃圾填埋场，”他说。选择乙烯基酯作为与硅胶袋一起使用的最佳选择。

他补充说：“就目前而言，如果您对材料进行生命周期分析，我们认为与尝试使用更具可持续性的树脂相比，减少将输液废物填埋是朝着正确方向迈出的重要一步。这个过程是可持续的，我们尽量减少浪费。”

MTAG Composites 的技术销售和营销经理兼项目经理 Tim King 指出：“生物基乙烯基酯即将问世，但对于这种尺寸的产品，它们在商业上尚不可行。它们的生产量相对较小。”

对于纤维，用于船只的回收碳纤维是 MTAG Composites 在碳纤维飞机座椅上工作的再利用废料。 “这是直接返回使用，通过第三方制造商 Gen 2 Carbon [前身为英国科斯利的 ELG Carbon Fibre] 处理，”King 说。

MTAG 不是将纤维切碎或加工成预浸料，而是直接注入干燥的再生碳纤维无纺布。 “考虑到回收纤维的密度，这尤其难以做到。它不喜欢用树脂填充，但我们想出了一个成功的方法，”King 说。

该工艺于 2019 年在 RS Neo 前甲板上首次展示，其中 MTAG Composites 和 RS Sailing 用再生碳纤维取代了传统的玻璃纤维增​​强材料。 “这已经有很多年了，但我知道我们 MTAG 和 Gen 2 很高兴看到这个产品和流程向前发展，”King 说。

关于再生纤维的美学外观，他补充道，“当然，你可以用凝胶涂层将其覆盖，但就我个人而言，我非常喜欢再生产品的视觉效果。很高兴看到可识别的源材料被重复使用。”

最后，“大约 60% 的船的复合材料部件是由回收材料制成的，无论是 PET 芯还是碳纤维废料，”金说。所有的复合材料部件都在真空下灌注，除了一些用干材料手工铺设的小配件。

2022 年启航。 Pulse 63 上大约 60% 的组件 据制造商 MTAG 称，它们由回收材料制成。图片来源：RS 帆船

Pulse 58 的工具 作为新 Pulse 63 的基础 工具，MTAG Composites 根据 RS Electric 的规格对其进行了更改。所有工具——总共 22 个，包括 4 个实心输液工具、6 个用于手糊的工具和 12 个硅胶袋装工具——都是复合材料，由 Norco 或 MTAG 内部制造。考虑到船体的设计变化，一些工具需要重新加工，对于一些工具，制作了特殊的插件以将形状重新添加到模具中。

“我们内部有一个非常活跃的模具车间，一些非常熟练的人能够使用原始原型工具，并在某些情况下对其进行一些相当大的改动，”King 解释说。团队于 2021 年 2 月开始开发工具，最终工具于 8 月交付。

前四个脉冲63 船只定于今年年底生产，准备在 2022 年 1 月的杜塞尔多夫国际船展上展出。展望未来，Newton-Southon 补充说用于 Pulse 63 的复合材料 随着新材料的出现和市场需求，未来的 RS 电动船模型可能会发生变化。 “我们正在一步一步地进行，但我认为我们非常擅长的一件事是帮助供应链了解市场需要什么样的产品。”