碳纤维增强塑料(CFRP)凭借轻质高强、结构稳定的核心优势,成为航空制造、高端交通装备领域的标志性先进复合材料,但其固有的材料结构特性导致回收拆解与再成型难度极高,航空零部件生产过程中产生的大量边角余料,长期面临资源化利用率低、多以填埋焚烧处置的行业困境,既造成高端碳材料资源浪费,也带来额外的环境负荷。
围绕碳基复合材料循环利用与低碳制造的产业需求,日本三菱电机成功突破航空级 CFRP 回收再生与二次成型关键技术,实现波音 787 客机主翼制造产生的 CFRP 边角料的高值化再利用,该再生材料被规模化应用于手持 stick 型吸尘器 iNSTICK ZUBAQ 的结构部件制造,打通航空工业废料向民用高端家电转化的完整技术与产业链路径。
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该回收再生体系以航空制造副产 CFRP 废料为原料,经专业化回收处理后制得再生碳纤维颗粒料,颗粒料通过高温熔融注塑工艺,与适配树脂共混成型,最终应用于吸尘器手柄、管体及软管等核心受力结构件。
整套成型工艺依托成熟的家电注塑产线实施,零部件成型后进入标准化组装流程:先完成电机单元、控制基板的集成装配,构建产品核心动力与控制模块,再将再生碳纤维结构件与主机机身装配;后续完成集尘仓组件拼接,并对整机外观、拆装适配性、充电性能、运行稳定性开展全维度检测,合格产品封装后即可出厂,实现再生材料部件与传统家电制造流程的无缝兼容。
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航空 CFRP 再生材料的民用化应用,核心攻克了再生碳纤维异质性带来的成型缺陷难题。再生碳纤维的纤维排布、长度分布与原生材料存在差异,注塑成型过程中极易在外观件表面形成不规则大理石纹理,难以满足民用家电的外观与品质标准。
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针对该技术瓶颈,研发与生产体系通过多维度工艺参数优化完成突破:一方面迭代改性树脂基材配方,提升复合材料熔融状态下的流动性;另一方面精细调控模具温度、注塑流速等核心参数,通过统一熔体流动方向,消除表面纹理缺陷,使再生材料部件的外观品质达到原生碳纤维材料同级标准。
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技术验证采用板材流动性初试、管状结构件试制的阶梯式验证逻辑,依托量产产线的间隙时段开展数十组工艺方案调试,联合材料供应商、航空部件制造企业完成全链条参数匹配。从材料配方定型、外观缺陷攻关到实现稳定量产,整体研发周期约三年,其中外观工艺优化环节耗时两年半,最终再生碳纤维复合材料实现批次性能稳定,可直接适配家电量产制造体系。
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该技术路线的落地,彻底扭转了再生复合材料性能劣于原生材料的行业固有认知,验证了高端工业废料在精细工艺调控下的民用化应用可行性。目前,该航空再生 CFRP 材料已拓展应用至卧式吸尘器结构部件,产品矩阵持续扩大。从低碳效益维度测算,承担波音 787 主翼复材制造的相关企业,年复材废料产生量约 1000 吨,相较于原生 CFRP 生产模式,该回收利用方案可实现年减排二氧化碳约 1 万吨,与全球碳中和、低碳制造的发展目标高度契合。
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在长期技术规划中,该应用体系将持续向高循环性方向升级:通过减少零部件涂装工序,提升可直接回收树脂部件的比例,降低二次加工带来的回收阻隔;同时探索再生材料天然质感的差异化设计,将材料循环属性转化为产品设计特色,逐步推进树脂材料 100% 回收利用的产业目标。除清洁电器领域外,该回收成型技术的工艺逻辑,可进一步延伸至更多民用家电、轻量化结构件领域,为高端复合材料废料的跨场景循环利用,提供可复制的技术方案与产业模式。
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