复合材料的工业应用包括大型模块化储罐(左上)、耐腐蚀泵(右上)、更耐用的运输托盘(右下)以及生产周期更短的工具夹具(左下)等(图片来源，左上起顺时针依次为：Toro Equipment, KASE Pumping Systems, PalletX, 《增材制造》)

复合材料固有的耐腐蚀性，加上轻质、耐用、可订制及其他优势，使其成为许多工业应用的理想选择，从制造工厂使用的机器和工具，到输送腐蚀性物质的泵和储罐。

尽管在某些应用中，人们仍然使用传统的、历史悠久的材料，如金属、某些廉价的塑料或木材，但这些应用其实可以通过改用复合材料来获得更高的性能或效益。

《复合材料世界》近期报道的一些进展表明，在某些应用案例中，传统材料已被成功重构，变成了更高效、更轻质、更强大的复合材料版本，这些应用包括工业泵、储罐、货运托盘、工具和夹具等。

耐腐蚀的超轻泵

KASE Pumping Systems(简称KASE，美国宾夕法尼亚州科茨维尔)是一家通过材料创新改变工业泵制造范式的公司，其具体做法是，用高性能的碳纤维复合材料替代传统上用于制造消防车水泵的铸铁材料。

KASE Pumping Systems的RFP6消防车水泵(左)及其设计用于运行的Rosenbauer America消防车之一(右)(图片来源：KASE Pumping Systems和Rosenbauer America)

消防车水泵是相对庞大且复杂的系统，必须具有极高的耐用性——因为它们主要用于紧急情况，并且需要在各种难以预料的条件下正常工作。它们还需要足够轻以便于运输，满足货车载重限制要求，并且在某些情况下要能够处理像盐水这样的腐蚀性物质。所有这些，都促使KASE开始采用专利的树脂传递模塑(RTM)工艺来设计并制造碳纤维复合材料的泵体部件。

KASE迄今为止最具雄心的设计之一是RFP6，据称拥有美国国家消防协会(NFPA)认证的全球最高流量能力评级——每分钟6500加仑，而自重却不到200磅(相比之下铸铁泵为600-1200磅)。

“我们最大的成功是，能够将复合材料这种新型材料技术引入到一个高度成熟的工业市场中。”KASE的总裁Kyle Chandler说道，“消防行业都知道，根据设计布局的不同，整个水泵、歧管和齿轮组件的重量可能超过2000磅，而我们使用CFRP可以将其重量减轻高达70%。”

虽然该公司最初以生产消防车水泵起家，但也计划将业务扩展到能源和其他工业领域所需的具备抗腐蚀性的泵产品领域。

更轻、更耐用的运输托盘

几十年来，常见的运输托盘多由木材或塑料制成，金属托盘则被用于特定的应用场合。然而，这些材料本身存在固有的局限性：木材笨重，且容易膨胀、发霉、虫蛀和腐烂，而塑料则可能不够耐用，容易因撞击和/或低温而碎裂，并且通常无法修复。据《复合材料世界》的撰稿人Michelle Maniscalco的报道，PalletX s.r.o.(捷克伊赫拉瓦)开发了一种更轻质的、模块化的碳纤维复合材料运输托盘设计，解决了这些问题。

该公司的首款产品是LOG Point Pallet。“LOG是物流的缩写。制造商们将他们的货物放在托盘上，然后运往物流中心，再送到商店、工厂等。托盘是确保货物快速安全运输的关键组成部分。”该公司创始人Eva Kratochvílová解释道。

PalletX 的第一代设计(左)和LOG Point Pallet的最终配置(右)(图片来源：PalletX)

PalletX与CompoTech（捷克苏希策）合作，采用CompoTech的先进缠绕技术，开发制造了碳纤维复合材料的托盘。据称，LOG Point Pallet仅重7.5公斤，却能够稳定可靠地搬运多达4吨的货物。

Kratochvílová表示，虽然复合材料比木材或塑料更贵，但其带来的各项优势使其物有所值。“比如，我们的托盘重量更轻，从而增加了可运输的货物量。”她说道，“因此，在花费相同成本的情况下，车辆可运输的货物更多。此外，我们的轻质托盘更适合人工搬运，它们的重量类似于飞机上的随身行李。”她表示，这些复合材料的托盘还非常适合自动化的搬运流程，因为与传统方案不同，这些复合材料的托盘具有一致的重量和形状。

更宽幅、更快速、更高精度的切割机

Kongsberg Precision Cutting Systems(简称Kongsberg PCS，挪威康斯伯格)致力于通过开发更宽幅、更快速、更高精度的数字系统，来帮助大批量生产平板包装、瓦楞纸箱和展示材料的加工生产商降低运营成本并提升生产力。这些自动化机器配备了一个龙门架，使得由齿轮驱动的切割头能够在宽大的工作台面上往复快速移动，将下方的材料切出所需的形状。

与研发合作伙伴CompoTech合作，Kongsberg PCS推出了Ultimate数字切割机，该机配备了最新一代的CFRP龙门架，能够高度精确地切割并压痕厚度达30毫米的材料。

轻质、高刚度的CFRP龙门架使Ultimate能够实现高速精密切割（图片来源：CompoTech）

CompoTech采用其自主研发的纤维铺放和缠绕技术，以泡沫芯材为基础，将超高模量(UHM)的沥青基碳纤维以及标准和中等模量的PAN基碳纤维与标准的环氧树脂相结合。这一设计提供了极高的结构刚度和自然频率阻尼，这有助于实现更高的切割速度——加速度从之前机器的7米/秒提升至新型Ultimate机器的26.5米/秒，同时保持了极小的偏移量和更高的精度。

凭借在技术和性能上为印刷及包装生产商带来的巨大飞跃，Ultimate在欧洲和美国荣获了多个奖项。

模块化、更大容量且耐腐蚀的储罐

正如《复合材料世界》的高级技术编辑Ginger Gardiner所解释的那样，几十年来，玻璃纤维和乙烯基酯树脂一直被用于制造抗腐蚀性的管道和储罐，这些管道和储罐被广泛应用于各种基础设施和工业领域。最常用的成熟工艺包括纤维缠绕、喷涂、手工铺层（接触成型）和离心铸造。

根据Gardiner的最近报道，Toro Equipment（西班牙巴利亚多利德）采取了不同的做法，用双轴织物、碳纤维和Magnum Venus Products（美国田纳西州诺克斯维尔）的Flex Molding工艺制成了模块化的系统，用以取代螺栓固定的钢制储罐，从而消除了腐蚀问题，还显著增大了储罐可能达到的尺寸，同时减轻了重量并加快了安装速度。

Toro Equipment的W-Tanks的一个应用示例是沼气反应器的沉淀池，用于在厌氧反应器中分离和收集沼气。如上图所示，沉淀池是位于白色管道下方的有角度的白色结构，而绿色罐壁上的黄色垂直条纹是泡沫芯玻璃纤维复合材料加强筋。已建成的反应器设施如下图所示（图片来源：Toro Equipment）

W-Tanks由模块化的、弯曲的高性能玻璃纤维复合材料板组合而成，这种复合材料板材由Castiltex（西班牙巴利亚多利德）提供的0°/90°双轴向缝合织物制成，但在需要安装螺栓的连接区域额外使用了碳纤维进行局部加强。每个部分均采用Flex Molding工艺制成，该工艺使用了可重复使用的硅胶膜。这些储罐直径可达38米，高22米，能够承受高达12000立方米水量的储水设施，其容量显著大于常见的直径为4米的储罐。

W-Tank不仅是高强度产品，而且在成本上比钢储罐和混凝土储罐更具竞争力。Toro Equipment的W-Tank产品生产主管Santiago Salcedo Marbán表示：“我们为多个行业提供这些用于废水处理的储罐，包括造纸业、食品公司和沼气反应器，这些行业正在不断发展，尤其是在法国、德国、意大利和西班牙。”

工业储罐的防腐维修

值得注意的是，复合材料也被用作工业储罐和管道（包括金属制成的储罐和管道）的修复解决方案。比如，Belzona（英国哈罗盖特）提供玻璃纤维和碳纤维的复合材料缠绕修复系统，可用于修复腐蚀的工业设备，以延长其使用寿命并杜绝未来的腐蚀问题。

Belzona的玻璃纤维/碳纤维复合材料缠绕修复系统在镍矿工业中的不锈钢储罐修复应用中起到了抑制/控制腐蚀的作用（图片来源：Belzona）

正如Belzona在《复合材料世界》的专栏中所介绍的，这方面工作的一个实例是澳大利亚的一个镍矿案例。该矿井中有一个2米高、直径9.5米的不锈钢硫酸铵进料罐，由于发生了氯化物引起的应力开裂而导致腐蚀，因此需要进行维修。据Belzona的Chloe Hirst介绍，该公司需要的解决方案不仅要恢复基材的完整性，还要保护设备免受未来的腐蚀损害。此外，由于储罐在大约70℃的高温下使用，且处理的介质是强腐蚀性的，因此修复方案还必须能够承受这些恶劣环境。

该矿井公司与工业维护公司Rezitech（澳大利亚墨尔本）合作，采用Belzona SuperWrap II——一种由环氧树脂浸渍的含玻纤和碳纤的订制增强板和脱模薄膜制成的系统，修复了储罐的腐蚀部分，而没有更换整个罐体。

应用于高温工业领域的CMC

对于工业应用中需要高温环境的领域，陶瓷基复合材料(CMCs)的市场需求也在不断增长——尤其是氧化物增强氧化物(Ox/Ox)CMC。正如Ginger Gardiner所报道的。为了提高效率，人们需要提升工业过程的温度，所以对这些耐高温材料的需求在不断增长，如，CMC反应器原型在烃类蒸汽裂解方面显示出性能提升了50%-60%。

WPS的CMC材质烧嘴枪连续运行18个月后的状态。传统的金属烧嘴枪在运行6个月后便会严重损坏（图片来源：WPS）

比如，为了提高工艺效率，以及将使用寿命延长至金属部件的10倍，工业公司以及那些从事金属铸造和对部件（如石化燃烧器喷枪等部件）进行热处理的企业均采用了Walter E.C. Pritzkow Spezialkeramik（简称WPS，德国斯图加特）的Keramikblech Ox/Ox CMC（简称OCMC）。

3D打印的复合材料工具和夹具

有许多例子是采用复合材料增材制造(AM)技术来制造复合材料成型加工过程中使用的末端工具和夹具。

《复合材料世界》最近的一个报道是有关塑料加工设备供应商克劳斯玛菲(美国密歇根州布莱顿和德国帕斯多格)的。《复合材料世界》的姊妹刊物《增材制造》的主编Stephanie Hendrixson报道称，克劳斯玛菲近期进军大型增材制造(LFAM)领域，这使该公司不仅有机会向客户销售其PowerPrint Plus和PowerPrint Flex设备，同时还具备了一套技术能力，能够内部生产其自有的修剪工具、垫块及类似的制造设备。

比如，克劳斯玛菲发现，可以打印碳纤维填充聚碳酸酯(PC)或玻璃纤维填充PETG的垫块——这是一种用于固定模具的结构，以往通常是通过机加工铝而制成——这些垫块的性能与铝垫块的相当甚至更好，且生产周期约为一周，而金属版本的生产周期则需要10周。

该工具包含两个3D打印的由碳纤维增强聚碳酸酯材料制成的垫块（图片来源：《增材制造》）

克劳斯玛菲的技术与应用销售经理Dan Rozelman表示：“这些垫块的加工时间与铝铸件的加工时间大致相同，但材料成本大约降低了30%，重量比铝制工具减轻了40%。”

管子、架子、风机、链轮等

从管材到衬套，各种小型工业部件已越来越地普遍由复合材料制成，用以解决腐蚀或重量方面的难题。以下是《复合材料世界》最近报道的一些新产品：

管材、型材、衬套

Epsilon Composite(法国Gaillan Médoc)专注于为各种终端市场和应用生产碳纤维复合材料的拉挤或拉缠型材，包括工业零件和技术滚轮。许多这类部件通常会通过粘合剂与金属配件和嵌件结合，以便将它们连接到更大的部件上——但粘接增加了多个步骤，且可能带来挑战。因此，该公司希望找到一种更优的方法，使用一种专门的注射包覆成型工艺，用热塑性塑料作为粘接材料，将热固性塑料的型材与金属配件连接起来。

耐腐蚀的复合材料被广泛地用于制造各种管材、型材、衬套及工业应用的其他小型部件，如，MCS Industrial Ltda.（巴西瓜鲁柳斯）提供适用于馈料机和输送机等设备的可订制的纤维缠绕管和扁弹簧，以及各种管材、板材、环和衬套。

框架解决方案

2024年底，聚氨酯拉挤专业公司PulFlex Technologies（美国宾夕法尼亚州福特市）推出了一款直销市场的T型槽框架解决方案，名为Flex Connect。

FlexConnect T型槽杆（图片来源：PulFlex Technologies）

这种1.5英寸×1.5英寸的玻璃纤维复合材料的T型槽杆，据称具有与铝等金属槽杆相当甚至更好的性能，如低导电性、低导热性和低生产能耗。这些部件可用于生产现场，快速简易地搭建起用于自动化或其他工艺系统的工作台和外壳。

风机

从某些制造场所到石油化工厂，各种不同的行业都需要高性能的工业风机。这些风机传统上采用高强度钢制成的叶轮，这些叶轮需要频繁得到检查。Industrial Fan Services Ltd.（WDB集团，英国Halesowen）提供一系列碳纤维复合材料的叶轮，据称这些叶轮具有更高的强度、更强的耐腐蚀性，且检查和维护频率较低。

链轮

美国大陆公司旗下ContiTech集团部门（美国俄亥俄州费尔劳恩）推出了Thunderbolt SilentSync碳纤维复合材料链轮，旨在为高要求的同步带传动应用而优化驱动性能并降低系统成本。与钢制链轮相比，这种碳纤维复合材料的链轮可减轻多达80%的重量，减小旋转惯性并简化安装，尤其是在垂直轴应用中。

Thunderbolt SilentSync 具有极高的耐用性，其可靠性不仅通过了相当于超过20万小时的综合实验室测试验证，更在像暖通空调和食品加工这类环境苛刻的行业中拥有长达5年的成功现场应用记录。该公司声称，Thunderbolt SilentSync复合材料链轮已被用于商业和工业应用。