IACMI 为新型复合材料部件提供放大测试

MANUFACTURING USA 更新：研究所还通过新的筹资模式重塑自身

IACMI 首席执行官约翰霍普金斯表示，该研究所的技术重点已经扩大到一般交通运输以及将从复合材料的轻量化能力中受益的元素。

直到几年前，如果一家汽车制造商想要全面测试新设计的复合材料部件的制造过程，该公司的研发工程师会致电其一级供应商并要求安排在复合材料制造商的设备上进行试运行

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今天，由于华盛顿特区和几个州对美国制造业的投资，这些工程师可以进行试工在 IACMI 扩大研究设施的专有和竞争前项目的协作空间中(SURF) 在底特律——在圣诞老人准备巡视时躺在家里。

底特律科克敦区这座耗资 5000 万美元的设施拥有制造工程师需要大规模测试的关键设备，无论是他在一家汽车制造商工作，或者是一名发明家，他创造了一种新型树脂，需要制造一个零件来激发 OEM 或一级供应商的兴趣。

“这是一个长期存在的需求，”自 SURF 于 2017 年 10 月开业以来，其董事 Ray Boeman 说道。“设备的规模如此之大，以至于公司无力让它们进行放大测试，以回答商业化之前的最后一个问题。”

虽然底特律工厂是 IACMI（高级复合材料制造创新研究所）的一部分，但它与姊妹研究所 LIFT（明日轻量化创新）位于同一地点。 SURF 由密歇根州立大学运营。

除了 50,000 平方英尺的复合材料制造空间，SURF 为成人和学生提供劳动力发展设施。这使得 Boeman 的网站可以举办活动，例如在全国制造日举行的活动，届时底特律地区的学校将载满巴士的学生观看演示、参与实践项目并在工程师提问环节提出问题。

总部位于田纳西州的 IACMI（发音为 eye-ACKme）和 LIFT 是 2015 年实施的美国制造倡议下运营的 14 家公私机构中的两家，旨在通过制造创新、教育确保美国的未来

在 IACMI 2019 年夏季成员会议上，风力涡轮机叶片在科罗拉多州博尔德附近国家可再生能源实验室的 Flatirons 校区进行了疲劳应力测试。Flatirons 校区是 IACMI 的 Composites Ma 的所在地制造教育和技术设施，研究人员在这里研究风能行业的复合材料。

该研究所由美国能源部 (DoE) 拨款 7000 万美元建立，拥有 150 多名成员，缴纳的会费从 1500 美元到 15000 美元不等，根据组织类型和员工人数，一些成员提供更高的财务承诺，以换取更多地参与领导和治理。

其他合作伙伴包括州经济发展部门、大学（如密歇根州立大学）和橡树岭国家实验室。

迄今为止，IACMI 已记录了 28 个已完成的技术项目，另有 24 个项目正在进行中。

在 IACMI 在其五个- year lifetime 是大众汽车牵头的一个项目，该项目开发和成型了原型复合提升门，用于汽车制造商的 Atlas SUV 的资格测试。

该项目连接了创新资源跨越四个州的 rces 合作进行大规模验证，该验证还涉及大众在墨西哥和德国的业务，参与者来自橡树岭国家实验室、田纳西大学的几个校区、普渡大学和密歇根州立 (MSU) 大学、IACMI/MSU位于底特律和供应链合作伙伴的扩大研究机构。

Atlas 和大众的帕萨特轿车在大众位于田纳西州查塔努加的装配厂生产，该装配厂是该汽车制造商未来在北美的基地... IACMI 首席执行官约翰霍普金斯说，并更多地考虑回收的需要。

“这些应用直接解决了至关重要的能源生产和利用挑战al 为了国家安全，能源部也很感兴趣，”他说。 “从本质上讲，我们希望创建一个协作空间，使我们更具全球竞争力。”

Dale Brosius 是 IACMI 的首席商业化官。

在过去的五年里，IACMI 的技术重点一直是汽车、风力涡轮机和压缩气体存储行业，以及这些行业使用的设计、建模、模拟和材料工艺。

但最近该研究所的技术范围扩大了，因为它探索了确保其未来发展的方法。

资金模型、病毒创造新机会

今年标志着 IACMI 从美国能源部获得最初五年资助的结束，但它确实从其他政府组织获得资金，并且它正在探索一种新的资助模式。

有可能是大流行病可能有助于美国制造事业和整个制造业。

该病毒凸显了拥有强大的国内制造基地和具有弹性和适应性强的供应链的重要性，并能够利用它们在危机中快速做出反应，霍普金斯说。

“在美国制造业的背景下，过去一个月多次呼吁制定国家制造业战略的潜在价值，”他在 5 月的一次采访中说。 “我认为 COVID-19 确实创造了一种更容易理解和欣赏的环境，当然这可以为制造机构创造机会，使其在满足其中一些需求方面发挥作用。”

IACMI过去五年一直在做的事情——提升国内生产基地和产能，提升供应链的适应性和灵活性——现在被视为重大挑战，因为霍普金斯说，针对该病毒。

重点扩大到交通运输

从 2018 年开始，IACMI 与其成员合作，正式审查与现有技术重点保持一致的兴趣领域，解决新的问题市场机会并从 IACMI 协作模型中获益。

因此，随着该研究所在其最初的政府资助之后转向其希望的更具可持续性和完全由行业驱动的形式，其技术重点已扩展到一般的交通运输和将从复合材料的轻量化能力中受益的元素——基础设施，包括道路、建筑、桥梁和航空航天。

“影响大批量需求能力的创新（即汽车)，在成本和可制造性非常重要的地方，对这些市场也很重要，”霍普金斯说。 “所以，我们看到了很多重叠。”

成本。成本。成本。

成本和制造的日常运作能力是 IACMI 首席商务官 Dale Brosius 的热情所在。

“归根结底，唯一真正重要的是成本，”他说。 “所有这些优秀的科学都是伟大的，但如果我们找不到将其商业化、投入使用并将其转化为美国工业收入和利润的方法，那也没关系。”

Brosius 说，如果说工业 4.0 的效率和成本压制优势的材料行业已经成熟，复合材料行业就是它。

复合材料可以通过多种工艺生产，并且需要考虑许多变量他说，通过控制可以实现可重复的结果，这比形成钢片和铝片或铸造金属部件更重要。

当今大多数复合材料都是使用热固性树脂制成的，这些树脂在模具中进行聚合。因此，每个模具都是一个需要仔细控制的化学反应器。

“正因为如此，复合材料提供了一个绝佳的机会统一部署工业 4.0 的工具，尤其是在检测和测量影响质量的变量的成本比以往任何时候都下降得更快的情况下，”Brosius 说。 “将这种仪器与大数据收集和深度学习相结合将提高可重复性水平，并指出减少周期时间和成本的方法。”

处理周期时间 ...

他说，真正的差距之一是缩短周期时间，使其更接近汽车制造商要求的周期时间。三分钟的周期让您接近每年 100,000 个单位，而 IACMI 迄今已在许多流程中实现了这一目标。

每年生产 100,000 个零件是获得进入使用许可的最佳点汽车行业，Brosius 承认。

...和材料成本

材料成本是 IACMI 的另一个目标。

碳纤维是增加强度和性能的首选材料塑料的刚度，但它很昂贵。那’这就是为什么迄今为止它一直用于航空航天和风力涡轮机叶片的关键部件。

“对于汽车制造商来说，它是一种理想的材料，但超越了一级方程式赛车、赛车和克尔维特、兰博基尼和等等，由于成本原因，它没有太多的渗透，”Brosius 说。 “因此，我们非常努力地努力降低成本并提高废品率和利用率，以便我们能够克服这些差距。”

克隆成功的培训计划

IACMI 还想解决另一个差距——复合材料行业的技能差距。

该研究所计划将位于犹他州的戴维斯技术学院的复合材料技术人员培训计划扩大到另外四个全国各地的地点，包括阿拉巴马州和纽约州的地点，还有两个地点尚未确定。

为此，它从国防部办公室获得了为期三年的 500 万美元拨款海军研究中心的 ce，并将与大学和其他教育实体、美国复合材料制造协会和认证组织合作​​。

“DTC 计划的关键要素需要与行业和社区建立关系比传统项目更广泛，”霍普金斯说。 “除了通常的培训交付基础设施外，当地生态系统还必须有能力和承诺来建立和支持这些关系。”

IACMI 的愿景是建立一个框架来创建和维持劳动力计划，这些计划是他说，当地拥有、围绕正式评估的需求而建立、利用在国家层面合格的实践/材料、通过毕业生的成功对当地经济产生影响，并在国家网络中相互联系以实现持续增长和改进。

可能是该项目的一些毕业生将与 Ray Bo 一起工作eman，在 IACMI 的 SURF 设施，某天测试他们自己的想法。

回收重点说服 Vartega 加入研究所

抵消碳纤维高成本的一种方法是通过回收，并且IACMI 的材料再利用目标吸引了位于科罗拉多州的碳纤维回收商 Vartega，该公司于 2015 年加入了该机构。

Vartega 首席执行官 Andrew Maxey

Vartega 首席执行官 Andrew Maxey 表示他正处于 IACMI 的最后阶段-赞助的项目使用他公司的化学工艺从废聚合物热固性基质预浸料中收获碳纤维。然后，碳纤维用于制造热塑性塑料部件。

通过该研究所，Vartega 能够与 Michelman、福特汽车、巴斯夫、橡树岭国家实验室、科罗拉多矿业学院、代顿大学研究所和田纳西大学诺克斯维尔分校。

“这些都是相当大的名字，让他们参与一个项目对于推动这一进程至关重要，”Maxey 说。 “每个人都能够带来一些专业背景和资源来帮助我们取得成功。”

该项目的成功意味着能够使用符合福特规范的含有 40% 回收碳纤维的尼龙 66 进行注塑在 IACMI 位于底特律的放大研究设施中铸造挡泥板。

Maxey 的最终希望是福特将在其车辆中使用这种材料。

Vartega 还参与了 IACMI 主导的项目项目在通过压缩成型加工的片状模塑料中使用回收碳纤维。

“这是我们运营方式的重要组成部分 - 在我们看来，合作是成功的关键，”Maxey 说。 “很少有任何一个组织能够解决所有问题ms 独自一人，但当我们合作时，当我们作为团队一起工作时，我们在解决这些大规模问题方面会更加有效。”