盖世汽车讯 减轻车辆重量是提高运输效率和降低排放的最有效途径之一。据外媒报道，在此背景下，由西班牙塑料技术中心（Aimplas）牵头、欧盟资助的“Forest”项目开发并验证了用于汽车、航空航天及客车领域的先进轻量化生物复合材料。与传统部件相比，这些材料在保持性能、安全性、耐久性以及（在有需要时）电磁干扰屏蔽能力的同时，实现了高达35%的减重效果。

图片来源：Aimplas

项目成果表明，通过结合生物基原料、回收碳纤维和功能性添加剂，完全可以开发出含有超过50%可持续材料的交通运输部件，且不会牺牲性能、安全性或工业可行性。

兼顾制造效率与可持续性

与传统工艺相比，生物复合材料加工工艺的优化使能耗降低了 15% 至 25%。这一成效得益于多项关键改进：加速固化化学技术将生产周期缩短了 20% 至 40%；“一次成型”制造理念省去了中间加工环节；此外，该工艺还无需冷冻储存。同时，得益于工装简化、模具迭代次数减少以及工艺稳健性的提升，工程成本也降低了 15% 至 20%。

Aimplas Forest 项目协调员 Fernando Ramos 表示：“Forest 项目 证明了可持续性、轻量化与安全性并非相互冲突的目标。通过融合生物基化学技术、回收碳纤维以及多功能特性，我们正在重塑面向未来出行领域的先进复合材料。”

实际应用验证

为验证所开发材料及制造工艺的工业可行性，Forest项目针对汽车、航空航天及公共交通领域的关键挑战，设计、制造并验证了三款演示样件：

电动汽车电池外壳：采用热固性模压成型工艺制造，基体材料为生物基苯并恶嗪（bio-benzoxazine），并添加了回收碳纤维增强材料以及生物基阻燃剂和电磁干扰（EMI）屏蔽助剂；该部件已通过结构性能、耐火性能及电磁屏蔽性能的验证。

航空驾驶舱顶板：一种轻量化热塑性复合材料解决方案，采用回收碳纤维有机板（organosheet）增强并结合生物基聚酰胺（PA）包覆成型工艺；该方案旨在替代传统的酚醛树脂面板，在提升可持续性的同时，保持了同等的航空航天级性能。

公交车车顶拉挤型材：通过热塑性拉挤工艺，将回收碳纤维纱线与生物基聚酰胺（bio-PA）结合生产出的连续结构型材；这是一种可实现规模化生产和自动化的工艺路径，适用于制造高性能公交车车顶部件。

中试规模的生物基树脂

支持这些演示样件的开发是该项目的又一重要里程碑：即针对不同交通运输应用领域的特定需求，对三种生物基树脂体系进行中试规模的开发、优化与验证。这三种体系——生物基丙烯酸树脂、生物基苯并恶嗪树脂和生物基聚酰胺6（PA 6）——均满足集成到最终演示样件中的要求，并在生物基含量、加工性能及多功能特性方面展现出了显著进展。

基于Arkema Elium®技术（一种低粘度、原位聚合的丙烯酸热塑性复合材料树脂）的生物基丙烯酸树脂体系，在保持可回收性、加工性能及热机械性能的同时，实现了生物基含量约为25%的稳定配方。该体系与回收碳纤维的复合应用，已通过压缩树脂传递模塑（C-RTM）及有机片材（organosheet）成型工艺得到了验证。

该生物基苯并恶嗪树脂体系的可再生碳含量达到了约 85%–87%；通过选择合适的催化剂并进行后固化处理，其固化特性、热稳定性和力学性能均得到提升，从而满足了汽车领域片状模塑料（SMC）模压成型的应用需求。

该生物基聚酰胺（PA）体系开发了部分生物基和全生物基两种版本。Forest 项目验证了其聚合工艺的可行性及放大生产能力，并针对粘度、纤维浸润性以及与拉挤和包覆成型工艺的兼容性对配方进行了优化。

实现碳纤维的循环利用

除了增加生物基材料的使用外，该项目还致力于碳纤维废料的价值化利用，以支持交通运输领域实现更具循环性的解决方案。

碳纤维是交通运输行业中能耗最高的材料之一。该项目旨在回收高达100%的碳纤维废料，并将其转化为适用于新应用的高质量半成品材料。项目证实，经过妥善回收的纤维能够保留大部分原始力学性能，这一发现对于复合材料的循环价值链至关重要。

正如Forest所总结的那样，该项目有力地展示了欧洲的研发与创新如何助力交通运输业实现轻量化、降低加工能耗、提高可持续材料占比，并提升碳纤维废料的价值。项目的示范成果表明，循环、轻量且安全的复合材料解决方案已不再仅仅停留在实验室概念阶段，而是已成为具备工业化应用前景的、经实证验证的原型方案。