移动起重机伸缩臂的碳纤维复合材料桅杆，实现减重50%

具有成本竞争力的碳纤维增强环氧起重机设计采用CompoTech的自动化复合，材料工艺，无需焊接或热处理，可生产50-70%的刚性结构。

捷克共和国的一个合作研发项目团队正在开发一种轻型碳纤维吊车桅杆和伸缩臂，该团队包括CompoTech和地区技术学院（RTI）、西波西米亚大学（West Bohemia）机械工程学院的研究中心。该项目基于先进的自动化复合材料工艺，使用机器人辅助的长丝放置，制造刚性、高强度的连续纤维结构和集成复合材料连接。

根据合作伙伴的说法，新的概念起重机设计旨在提供一种更轻、更经济的替代方案，以取代现有的移动液压伸缩起重机和目前由钢材制造的海上吊柱。该项目是政府资助的TRIO计划的一部分，由捷克共和国工业和贸易部资助。TRIO计划旨在推动国家关键赋能技术的更大创新，如光子学、微纳电子纳米技术、生物技术、先进材料和先进制造。

完全组装和运行的CompoTech/RTI碳纤维复合材料伸缩起重机的三个相互连接的臂架部分

研究人员解释了项目工作是如何在两个团队之间分配的：“CompoTech工程团队负责项目管理、设计概念开发和最终确定，以及所有功能测试样品的生产，环氧碳纤维复合材料桅杆和伸缩臂起重机组件。RTI团队专注于创建CAD模型和运动学分析，根据起重机标准设置使用规范中的性能和性能，并正在执行所有关键设计参数和组件的测试程序，包括最终组装的概念验证复合伸缩起重机的动态疲劳测试。”

该设计是在现有移动液压钢制伸缩起重机的尺寸和性能参数基础上进行的。然而，CompoTech指出，用于桅杆和臂架的碳纤维增强环氧构件的设计和生产方法是非常不同的。复合材料桅杆具有两个相互连接的部件，一个较低的方形基座部分和一个锥形的上部桅杆部分。伸缩臂由三个相互连接的八角形截面组成，它们相互配合(见下面的CAD示意图)。

碳纤维复合材料紧凑型起重机的设计是基于现有移动液压钢伸缩起重机的尺寸和性能参数，提供类似的起重能力，重量减少约50%。

复合材料设计使用了CompTech公司专有的自动轴向碳纤维放置技术来制造起重机的空心碳纤维/环氧桅杆和八角形伸缩臂节。桅杆和最外层臂段的高强度接头和夹具点采用CompoTech的连续光纤集成环技术(ILT)制造。

据该公司介绍，其他项目已经成功地使用ILT解决了子组件之间的连接设计问题，使生产强度更高、完全集成的螺栓连接孔无需钻孔或覆层。这些技术的组合据说可以生产出E模量为327 GPa的组件，比不锈钢(193gpa)的硬度高69%，比工具钢(210gpa)的硬度高56%，质量是四分之一。

碳纤维复合材料起重机预计具有成本竞争力，因为它可以使用自动化过程生产，无需焊接或热处理。

根据应用的不同，可以使用复合涂料系统，而不是多层涂料系统，后者通常需要随着时间的推移重新应用。除了可以节省重量之外，该系统在使用寿命中需要的维护也更少，因为它不会那么容易受到元素的腐蚀，特别是海水的腐蚀。该起重机预计将特别适用于安装在商用和军用车辆上的移动式、伸缩式起重机，以及小型工作船和海上平台上的吊柱。

从静态和动态测试中获得的性能结果表明，使用CompoTech的碳纤维铺设和ILT技术，应该可以制造出一种紧凑的复合材料伸缩起重机，这种起重机将能够提供与同等尺寸的钢起重机相似的起重能力，重量减少约50%。

相关人员补充说：“该项目已经达到了一个重要的概念验证阶段。RTI进行的测试结果非常令人鼓舞，以至于我们相信该设计可以推进到商业化。在这个阶段，我们有兴趣与潜在的起重机制造商进行洽谈，他们愿意成为该项目下一个开发阶段的合作伙伴，与我们一起全面开发和现场测试最终产品设计，并评估制造和向主要目标市场和应用提供轻型碳纤维复合起重机的商业机会和可行性。”