Thunder Composite Technologies 公司采用其自动化的拉挤成型、RTM及其他工艺，生产为汽车和陆地防御车辆订制的复合材料部件。

这些复合材料的半板簧由Thunder Composite Technologies公司制造，用于通用动力公司开发的自动驾驶、可遥控及电池电动的坦克原型。这些板簧是采用Thunder Composites的自动化连续拉挤工艺制成（图片来源：Thunder Composite Technologies）

从历史上看，陆基防御一直是复合材料难以打入的市场，该市场通常依赖于传统的坦克设计及材料。“要进入该市场，你必须真正拿出一个具有成本竞争力的自动化系统，或者拿出可以实现自动化的独特的低成本工具。该市场正在寻求减重，但却拿不出大量的预算来开发一次性的系统（以取代目前可用的手工铺层工具)。”Thunder Composite Technologies公司（加拿大温莎）总裁及其母公司Harbour Technologies（加拿大温莎）的所有者/工程经理Andrew Glover解释道。

他继续说道：“陆地系统的国防工业完全不同于已涉足复合材料领域的航空国防市场。实际上，国防工业在属性上与重型货车市场非常相似，一些车辆平台使用的一些钢制模具是相同的，比如，用于生产特定半挂货车车顶结构的模具可被用于生产防御车辆上的类似部件。

凭借在汽车复合材料部件的自动化、大批量生产工艺上已积累了十多年的经验，Thunder Composite Technologies实现了进入国防市场的目标——为通用动力公司（美国弗吉尼亚州雷斯顿）的自动驾驶全电动坦克平台开发悬架系统和复合材料的半板簧。

进入汽车领域：自动化、连续的复合材料生产工艺

Harbour Technologies 是一家家族企业，50多年来一直致力于为各种生产工艺构建自动化的系统，客户涉及汽车、航空航天、国防、医疗及核部件制造等领域。于2009年从Harbour Technologies剥离出来的Thunder Composite Technologies是一家复合材料的制造公司，通过Harbour Technologies提供复合材料部件的工程开发、原型制作、生产和加工等服务，以及提供自动化的设备和模具制造服务。就自动化的设备而言，Glover表示，该公司既能够为内部生产开发订制的自动化生产线，也可以为客户工厂的生产提供系统

Thunder Composite Technologies利用其自动化的拉挤成型和RTM工艺为汽车和国防市场设计、制造板簧（左）、拉杆（右）及其他部件（图片来源：Thunder Composite Technologies）

Harbour Technologies和Thunder Composite Technologies共有4个生产工厂，生产面积约8万平方英尺。“这是一个完整的交钥匙工程。我们不仅设计和工程化产品，还设计、工程化和建造整个生产系统。”Glover说道。

对自动化的重视以及靠近美国密歇根州底特律的优势，使得该公司能够迅速进入汽车复合材料的原型开发和生产市场，首先是板簧，其次是转向轴、防倾杆等。

Glover解释说，对于其主要的板簧组件，Thunder Composite Technologies使用了一种被称作“混合拉挤成型”的专利工艺，实际上就是用一种自动化的系统来连续地拉挤具有变厚度的复合材料部件。据说该工艺具有高度的可扩展性，能以相对较低的成本实现大批量的生产。取决于应用，生产每个部件的循环时间短至3-4分钟。

该系统从传统的拉挤工艺开始，用连续纤维生产出厚度均匀且纤维/树脂比高的部件。然后将这种均匀拉挤的“芯材”移入二级系统中，该系统围绕原始部件缠绕润湿的连续粗纱，从而获得一种依据应用要求拥有订制材料性能的更强的部件。第二个步骤类似于一个纤维缠绕系统，但有更多的控制。“整个系统（沿部件）移动。这是一个CNC控制的系统，我们能够以我们在软件中确定的任何角度，有选择性地将单个粗纱添加到核心结构上。” Glover说道。加热的模具沿系统移动，将材料拉过系统以固化成品部件。

为了优化其复合材料的板簧设计，Thunder Composite Technologies开发了一个软件程序来对钢板簧实施逆向工程。钢部件的机械性能被输入到软件程序中，然后生成相应的复合材料板簧的数字模型，这考虑了新材料的性能并作了优化以防止失效。“我们系统的独特之处在于减少了工程量，这使我们从一开始就能推出可用于弹簧应用的真正接近的产品。” Glover说道。

利用该软件及其混合的拉挤工艺，Thunder Composite Technologies 为汽车市场的各种应用及客户生产了复合材料的板簧和半板簧，最终，使得该公司有机会将这些知识和经验转用于陆基防御市场。

复合材料在下一代国防车辆中的应用机会

Glover解释说，下一代的国防车辆正在开发之中，其外观和操作方式与传统的载人坦克不同，这就是复合材料的机遇所在。“它们正在向全电动和自动驾驶的方向发展，由远程控制驱动。这些车辆将变得越来越小、越来越隐蔽。消除人为因素时，你不必过多担心车辆的生存能力，其有效载荷完全不同。”他说道。

Thunder Composites Technologies表示，下一代的陆基防御系统被设计得更小、更便于运输，采用电池电动和自动驾驶，因而可能为复合材料进入该市场提供更多的机会（图片来源：Thunder Composite Technologies）

与商用汽车市场一样，陆基防御车辆也可以从复合材料提供的轻量化中受益。但Glover解释说，轻量化的目标主要不是为了节省燃料或延长续航里程，而是为了通过陆路或空中更高效地运送坦克。“你可以让它足够轻，以便能够在运输车辆中同时携带更多的坦克。”他说道。

“在过去的几年中，我们已经成为国防市场的首选，该市场的一些公司希望将钢制部件重新设计成复合材料的部件。”Glover介绍说，Thunder Composites Technologies的一个生产项目就是为国防车辆生产一系列碳纤维复合材料的油底壳，其中包括一种独特的树脂系统，可以在高温下实现高性能。该部件是采用Thunder Composite Technologies开发的低真空树脂传递模塑（RTM）系统制造的，采用了成本相对低的模具，可以达到A级表面效果。

2018年底，通用动力公司与Thunder Composite Technologies合作，为10吨重的遥控电池电动坦克原型设计并制造一个完整的悬架套件，包括采用该公司的混合拉挤工艺、用玻纤复合材料为每辆车制造8个复合材料的半板簧。该套件于 2021 年完工，混合了钢、铝和复合材料的组件，所有这些都由 Thunder Composite Technologies进行设计、制造和加工。

Thunder Composite Technologies为通用动力公司的陆地系统原型设计了整个悬架套件，包括复合材料的板簧（图片来源：Thunder Composite Technologies）

Thunder Composite Technologies和Harbour Technologies预计，随着陆基国防市场不断向便携式自动驾驶车辆的方向发展，复合材料将迎来更多的机遇，而自动化的生产工艺将是关键。

与此同时，两家公司将继续为汽车和国防市场的复合材料客户开发自动化的生产工艺。Glover表示：“我们正在开发一种全自动、连续的螺旋弹簧生产工艺，可以通过快速切换模具来制造任何尺寸的螺旋弹簧。我们认为这个市场非常庞大。我们大概从2012年开始就一直在研究这种系统，现在终于到了工程阶段，我们已准备好在该系统上进行生产。”

文章来源：复材应用技术

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