【汽車】復材制造卡車運輸托盤
PalletX使用碳纖維增強聚合物（CFRP）和 CompoTech的先進纏繞技術，制造出一種重量輕、更耐用、模塊化的傳統運輸托盤替代品。此處顯示的是LOG Point托盤的第一代設計（左）和最終配置（右）。
PalletX s.r.o.（捷克共和國吉赫拉瓦）是一家集經驗豐富和創新驅動力于一體的制造業初創公司。它的目標是什么？制造碳纖維增強聚合物（CFRP）復合材料運輸托盤，解決材料搬運環境中的許多問題。
當你想到運輸托盤時，碳纖維并不是第一個想到的選擇。它與CFRP最終用途的體育用品、航空航天、汽車或高性能產品沒有太多共同之處。盡管如此，PalletX還是希望在盡可能輕的重量下優化其產品的強度。
來源| PalletX（Claudean Wheeler繪制）
公司創始人伊娃. 克拉托奇維洛娃（EvaKratochvílová）是物流行業的資深人士，她將重量更輕的模塊化托盤設 計視為應對物流效率和可持續性長期挑戰的答案，即減少運輸燃料消耗，并因其更持久的品質而減少浪費。憑借從之前的工作中獲得的見解，克拉托奇維洛娃在曲棍 球棒中使用碳纖維的堅固性方面的經驗引發了該公司首款產品LOGPointPallet背后的創新。“LOG是物流的 縮寫，”克拉托奇維洛娃解釋道。“制造商將貨物放在托盤上，然后將其運輸到物流中心，然后再運輸到商店、工廠等。這是貨物快速安全運輸的關鍵部分。”
設計成果
LOGPoint托盤重達7.5公斤，但在貨架上可以自信地承載2噸，在地板上可以承載4噸。
模塊化設計符合EUR/EUR1標準，與現有物流系統兼容?？梢约蒖FID和智能監控功能，實現可追溯性、運營效率和數據驅動物流。
PalletX與另一家捷克公司CompoTech（捷克蘇希策）合作，正在使用CFRP和先進的纏繞技術來重新定義傳統托盤的物理和操作限制。這個托盤只有7.5公斤重，但貨架上可以自信地裝載2噸貨物，地板上可以裝載4噸貨物。因此，LOG Point托盤不僅是一種產品，而且是一種范式轉變——一種直接解決托盤重量、尺寸穩定性、衛生和耐用性等關鍵問題的解決方案。它還將數字智能融入了通常被視為模擬產品的產品中。PalletX 承諾未來貨物運輸更加高效，每一個托盤都是邁向更智能、更清潔、更高效的材料處理未來的一步。
時機成熟的想法
克拉托奇維洛娃之前曾擔任ICOM運輸公司（Jihrava）的商業總監和董事會副主席。在公司的20年里，她擁有1800名員工和800輛公交車和300輛卡車，對運輸和物流行業有了深刻的了解。無論運送什么貨物，他們都需要堅固可靠的托盤。
伊娃和她的丈夫在CompoTech在JEC2023期間的展位，展示了有助于LOG Point Pallet開發的定制先進纏繞技術。
我喜歡任何領域的技術解決方案，”克拉托奇維洛娃說。“我喜歡觀察和研究事物是如何工作的?？偸亲屛?驚訝的是簡單實用的解決方案。”她解釋道，LOGPoint Pallet的決定性時刻出乎意料地到來了。“我丈夫是一名狂熱的冰球運動員，在一場比賽中損壞了他的碳纖維棒。我腦海中的齒輪開始轉動。碳纖維以其強度和重量而聞名，似乎是創新傳統托盤的完美材料。”
意識到這種潛力，克拉托奇維洛娃知道是時候尋求超越自己的專業知識了。她補充道：“我需要精確的計算、穩健的設計和自動化軟件。”。“就在那時，我聯系了CompoTech。與他們的專家團隊一起，我們開始了將一個簡單的想法轉變為堅固的碳纖維復合材料運輸托盤的旅程。”
輕質材料，模塊化方法
傳統的運輸托盤——通常由木材或塑料以及特定應用的金屬制成——幾十年來一直是物流業的主要產品。然而，這些材料有其固有的局限性：木材很重，容易膨脹、霉菌生長、蟲害和腐爛，而塑料可能缺乏耐用性，會因沖擊或低溫而破碎，而且往往無法修復。
木托盤很重，需要更多的燃料來運輸。它們也容易腐爛 （左）和蟲害（中）。塑料托盤容易破裂或破碎（右）。
克拉托奇維洛娃認識到了這些挑戰，并設想了一種利用碳纖維復合材料優越性能的解決方案。她解釋道：“我們不僅想創造一些新的東西，而且想創造一些革命性的東西。對我來說，碳纖維復合材料托盤不僅是托盤的輕便耐用版本，而且是可持續的，為物流過程中的信息連接提供了解決方案。”
LOG點托盤的有限元分析。模型幾何圖形（左）、有限元分析網格（中）和靜態載荷結果（右）。
從一開始，任務就很明確:設計一個符合嚴格的EuroPallet規范的托盤。物流流程是圍繞這些標準精心設計的。但在關注一致性的同時，克拉托奇維洛娃看到了創新的機會。她說:“把托盤想象成一個復雜的樂高玩具。我們使用各種形狀和組件來建造托盤，每種形狀和組件都是根據其技術和機械優勢而選擇的。如果損壞，可以用可更換的零件或預制補丁和套筒系統輕松修復。必要時，可以拆卸、修復托盤，然后快速重新組裝。
費用是多少？
在這種應用中使用碳纖維總是會引發與木材或塑料相比成本更高的問題。但克拉托奇維洛娃敦促每個人從時間和運營費用的角度考慮成本。她指出：“我們相信，從整體上看，我們的托盤是不相上下的，或者在某些情況下，由于它們的許多優勢，具有成本競爭力。”。
CompoTech開發了一種用于晶格纏繞的六軸放置 和纏繞機器和軟件，如圖所示，用于纏繞碳纖維。
她說：“例如，我們托盤重量的減輕增加了可運輸的體積。”。“因此，車輛可以以相同的成本承載更多的負載。此外，我們的輕型托盤更容易手動搬運。它們的重量與飛機上攜帶的行李相似。”它們也是自動化搬運過程的理想選擇，因為與傳統選項不同，這些復合托盤保持了一致的重量和形狀。
克拉托奇維洛娃指出，它們還可以具有行業中使用的唯一標識符，如EAN、QR或RFID代碼，以便于跟蹤。LOG Point托盤產品不受溫度變化或濕度的影響，其壽命要高得多，超過10年。
對于希望充分利用LOG Point托盤潛力的客戶，還可以選擇添加一個小型傳感器盒，將托盤轉變為智能跟蹤工具。這使得能夠實時監測各種情況，包括傾斜、沖擊、溫度、曝光，甚至貨物是否以及在哪里運動。這種高水平的可追溯性和數據收集將托盤變成供應鏈管理和優化的數字組件，這也增加了它們的值。
高性能制造工藝
LOG Point托盤的制造過程使用了合作伙伴 CompoTech的先進細絲纏繞和纖維放置技術。CompoTech業務開發主管漢弗萊·卡特（Humphrey Carter）解釋道：“這些使PalletX能夠創建復雜、高強度的結構，使托盤能夠滿足EuroPallet標準。”。
第一代LOG Point托盤設計（頂部）在測試后進行了修改，以更好地滿足EuroPallet標準。由此產生的第二代設計（底部）將用于生產。
碳纖維首先用環氧樹脂浸漬，確保每一股都有涂層，以獲得最大的耐用性和強度。然后將潤濕的纖維纏繞成格子結構，形成托盤的頂部，這有助于托盤的整體剛性和穩定性。
卡特解釋了這部分設計是如何演變的。“憑借我們多年來開發的先進繞組，我們已經有了一種稱為集成環路技術的工藝。這是我們第一次設計的起點——用與這些連續纖維環路相連的纏繞管制造托盤。”
“然而，在某些裝載條件下，平滑橇是弱點，”他繼續說道。“因此，我們采取了一種新的方法，在這樣做的過程中，我們看到了在我們的控制軟件（Schneg2.0）的能力范圍內開發一種新工藝的機會。這使我們能夠以足夠精確的方式控制纖維放置，從而在工具邊緣的引腳陣列周圍的平坦表面上創建網格結構。我們的團隊在ARC Robotics（印度印多爾的一家發那科機器人集成商）的幫助下，能夠開發出這種參數控制軟件，為LOGPoint托盤實現高性能網格結構。”
在這個過程中，管道和矩形截面被分開纏繞，固化并切割成一定長度，然后結合在一起，形成支撐性的基礎結構。然后將晶格和基底結合為一個整體單元。這種方法不僅提供了一致和高質量的托盤，而且實現了傳統托盤制造所不具備的一定程度的定制和模塊化。
卡特說：“例如，管子或橫梁可以切割成不同的長度，以獲得更長的托盤或更高的有效載荷。”。例如，如果客戶正在運輸鋰離子電池，則所使用的樹脂也可以定制為具有更高的耐化學性和耐火性。
制定新標準
PalletX和CompoTech之間的合作使托盤技術有了重大飛躍。Carter解釋道：“這項創新的與眾不同之處在于合作伙伴關系。我們不僅創建了一個自動化生產系統并移交鑰匙；我們還與PalletX合作，確保我們的技術滿足他們的精確需求，并實現他們設想的產品。”。
克拉托奇維洛娃表示，LOG Point托盤目前正處于生產的早期階段。她預計商業化將在今年第三季度開始。
克拉托奇維洛娃說：“有了LOGPoint托盤，我們不僅改變了貨物的運輸方式，還改變了物流格局。”她設想在物流行業樹立一個新的標準。“我們的旅程才剛剛開始，潛力是無限的。”
編譯寄語
克拉托奇維洛娃開發的運輸托盤雖然有許多優點，但要成為商品在全行業推廣，恐怕不是簡單的事情。早些年荷蘭一家公司，開發了一款全塑飛機上的手推餐車（見下圖片）至今也未能在飛機上使用。究其原因，主要是它不適應餐車異地循環使用的要求。
原文見，《Carbon fiber composite pallet revolutionizes freight industry》2024.3.27
楊超凡
