复合材料的民主化

我曾在博客中介绍过科思创的 Maezio 连续纤维增强热塑性塑料 (CFRTP) 材料及其在海尔高端卡萨帝空调中的应用。 Maezio现在被用于中国运动品牌Bmai的限量版跑鞋的鞋跟。

“科思创自 2011 年起在上海设立了全球总部，”常驻上海的科思创成长型企业高级副总裁大卫·哈特曼 (David Hartmann) 说。 “在全球经济衰退之后，我们意识到中国是我们产品最大的单一市场，因此，仅在欧洲设立总部是不可能在这里发展我们的业务的。”因此，他解释说，科思创在德国和美国拥有完善的基地，但 Maezio 热塑性复合材料的重心在亚洲。

Bmai 首席设计师 Axis Liu 与科思创合作科思创上海亚太区创新体验中心的团队成员。来源 |科思创。

中国第一

“我们看到消费品最前沿和最激动人心的发展是在中国，”Hartmann 继续说道。 “造成这种情况的一个原因是中国消费者非常宽容。他们愿意尝试新技术，然后继续进行下一次迭代。如果你能跟上迭代速度，那么很容易想出新的机会。”

尽管合作伙伴关系和贯穿整个供应链的工作一直是材料供应商的关键——在杜邦，我们与我们的直接 Nomex 纸客户、核心制造商以及面板制造商和波音/空客合作——科思创在中国的做法是一步向前。 “在我们与 Bmai 的合作中，我们每天通过数字通信应用程序来回讨论和发送设计信息 2-3 次。重要的是不仅要传达您成功的地方，还要传达您失败的地方。这与欧洲和美国的标准非常不同。”

另一种非典型方法是直接通过阿里巴巴的 1688.com 平台（中国最大的企业对企业数字市场）对中国市场进行抽样。 “这不仅仅是一个销售点，”哈特曼说。 “我们正在让我们的产品更易于使用，这使客户可以更轻松地测试材料，并有助于推动热塑性复合材料的采用。” 1 公斤/33 米 120 毫米宽的单向碳纤维/聚碳酸酯胶带线轴售价 488 元。虽然这是 1688.com 上唯一的 Maezio 产品，但科思创也将定制尺寸的板材和宽度为 120-730 毫米的胶带以及 3k 编织替代品商业化。

适合所有人的表演

这种新级别合作的一个原因是复合材料非常可定制——或者，正如科思创所喜欢的那样，可调 . “当我们制作中底时，我们会精确调整一个方向的刚度和另一个方向的柔韧性，”Hartmann 说。 “对于我们在鞋类领域与之合作的每个客户/合作伙伴——而且有很多——我们正在根据他们希望该鞋实现的目标设计略有不同的性能范围。使用热塑性复合材料，您可以大规模地做到这一点。”

他指出，科思创长期以来一直致力于使用各种材料制作鞋履，而热固性复合材料可以追溯到 1980 年代。 “耐克在小腿和鞋底上使用它们，但它们主要是为了美观，”哈曼回忆道。 “然后是 Nike Vaporfly 4%，他们设计了一款鞋来帮助打破 2 小时马拉松的障碍。在跑步中，除了鞋子，你和道路之间没有任何东西。耐克声称他们在这双鞋中使用了复合材料和其他技术，可以将跑步者 4% 的能量返还给他或她。他们现在有足够的数据表明穿着这款鞋的跑步者获得了高达 4% 的优势。”

但 Bmai 和科思创不想帮助精英运动员获得这种表现优势。 “这是 Bmai 和我们在 Maezio 的团队联系的地方，”Hartmann 说。 “Bmai 是一家不同寻常的公司，”科思创全球产品专家 Cholthee Chandrachoti 补充道。 “他们从中国顶级运动品牌分拆出来，但几乎将自己定位为反文化。 （注：Bmai 翻译成英文的意思是“做你自己”。）他们位于北京最大的休闲公园的中心，每个员工都有一个跑步目标。他们非常致力于让每个人都能获得运动表现，并强调每个人都有权帮助自己跑得更快并达到最佳状态。”她补充说，在中国，现在每年有超过 1000 场马拉松比赛。

鞋履设计师 Brett Golliff 的草图展示了复杂的功能寻求设计和材料（见中央图像中的碳纤维），以及对未来鞋子的不同之处的一瞥，在右边。
来源| Coroflot.com（左、中）和（右）最初来自 Complex.com（不再可用），但目前在搜狐和 museafrica.com 上发布。

改变传统消费类应用

这种使运动表现民主化的想法很有趣。 “我们已经收到客户关于专为女性设计的解决方案的请求，例如高性能高跟鞋，”Chandrachoti 说。 “他们需要前脚掌的灵活性，但足弓需要更多的刚性，然后在你移动到脚跟时提供更多的支撑。但是，制造商不希望组装大量不同的材料和零件。他们想要一份。我们可以通过 Maezio 实现这一点。”

Hartmann 列出了各种潜在的鞋类组件，包括中底、鞋头、鞋面和外底。 “中底位于顶部的缓冲垫和外底之间，”他解释道。 “鞋履设计师正试图找到一种非常致密的材料来支撑鞋履，同时也有助于提供缓冲和耐用性等功能。” Chandrachoti 增加了内旋作为另一个关键功能，它会影响运动过程中的骨科健康、稳定性和控制。内旋是走路或跑步时脚的左右运动。如果你超过 旋前——即你的脚向内滚动更多 比正常情况下——那么你的鞋子应该有助于均匀分布冲击力并增加稳定性。如果你低于 旋前——即你的脚向内滚动更少 比正常情况下——那么你的鞋子应该提供更多的缓冲来吸收额外的垂直力和冲击力。 “鞋类制造商希望针对特定动作或使用情况增加刚度、缓冲性和/或柔韧性，”她解释道。 “这种可调性受到传统材料的限制，这些材料的重量也需要减轻。热塑性复合材料为这两个问题提供了解决方案。”

用于鞋头、鞋身和中底的 Maezio 材料样品。来源 |科思创。

这是 Bmai 首次涉足热塑性复合材料和一种测试案例。 “他们的目标是让价格保持在可承受的范围内。 Bmai 没有很多零售店——他们 70% 的销售额是在线的。他们拥有的少数商店被称为‘体验中心’，为顾客提供有关他们产品的教育。”因为Bmai不会在广告或大笔营销上花很多钱，所以一双鞋的平均价格在100美元以下。

矩阵选项和可持续性

聚碳酸酯 (PC) 是第一种用于 Maezio 产品的材料，因为科思创在这方面拥有丰富的专业知识和能力。 “Bmai 的解决方案是 PC，但我们正在筛选一系列鞋材，”Chandrachoti 说。 “我们有十种不同的材料进行测试，包括热塑性聚氨酯 (TPU)。”

关于可回收性，哈特曼表示，到 2024 年，欧盟希望禁止使用一次性塑料。 “我们已经在市场上有回收等级的 PC，并且正在为 Maezio 寻找它，但我们需要想要开发它的初始合作伙伴。我们无法单独完成，因为它涉及整个价值链。”他断言，热塑性复合材料有可能比热固性材料更具可持续性，因为废料会被切碎并重新成型或变成注塑成型化合物。 “Maezio 的闭环回收需要建立一个专门的价值链，”Hartmann 指出。 “但我们在与海尔的合作中正是这样做的。在八个月的时间里，我们的技术团队联系了中国的大量合作伙伴，使该计划得以实施。但这种伙伴关系和可持续性是化学品和复合材料行业的未来。”

其他应用和行业

Hartmann 将 Maezio 视为为广泛的应用提供轻量级解决方案。 “我们有许多积极的商业汽车项目正在进行中，目前正在与大多数主要的笔记本电脑制造商进行谈判。”他说笔记本电脑行业想要“更薄更轻”，但外壳必须足够坚硬以保护电子设备。制造商传统上将镁合金用于商用笔记本电脑的外表面，但存在供应链问题，而 Maezio 提供了一些有趣的设计灵活性，包括各种表面处理。

电池组和行李箱是其他正在开发的应用。 “对于行李箱，我们的材料具有独特的美感、功能性和轻便性，”Hartmann 说。 “而且我们已经设法解决了形成深拉结构的问题。拐角——称为手提箱拐角——非常困难。当我们实现这些时，我们真的有一种成就感，也展示了我们满足行业需求的能力。”这种可成型性也有助于 Maezio 在自行车和其他体育用品方面的发展。

高性能、高容量、低 价格？

有趣的是，Maezio 目前的所有开发计划都是针对大批量生产的消费品。 “对于像鞋垫或笔记本电脑外壳这样的小零件，年产量将达到数百万，”Hartmann 说。 “这就是热塑性复合材料的优势发挥作用的地方。对于热固性材料，这个体积是非常困难的。使用我们的材料，这不是问题。”为什么不？由于可能的快速成型周期，通常在 1-2 分钟内测量，低至几秒。 “不过，作为一家新创公司，我们觉得我们的工作是了解这些行业和市场，以更好地了解他们的需求，以及我们必须采取哪些措施才能满足他们的要求。”

哈特曼说，“中国制造”的含义正在发生变化。 “这里有一种非常强烈的设计迷信，但它与对民主化的渴望相结合。目标是每个人都应该有机会接触到风格和表现。”他以中国电子制造商小米为例。 “他们以生产高品质电子产品而闻名，但价格较低，”他解释道。 “他们承诺只收取 5% 的利润率，并以大量客户群为目标。有了 Maezio，科思创 CFRTP 与这个市场和产品发展同步。我们让人们体验复合材料必须提供的设计、性能和生活方式优势——但没有兰博基尼的价格标签。”