완전 전기 모터 보트가 물에서 재활용된 탄소 섬유를 테스트합니다

RS Sailing(Romsey, UK)은 세계적 수준의 범선을 생산하는 것으로 유명하며 생산에 가능한 한 많은 재활용 재료를 사용한다고 주장합니다. 3년 전 이 회사는 배터리 전기식 강성 팽창식 보트(RIB)의 설계 및 제조를 전문으로 하는 자매 브랜드 RS Electric Boats를 설립했습니다. 추가 부력을 위해. RIB는 레크리에이션용으로 사용되며 종종 초기 대응자, 군사 운영자 또는 보트 경주 코칭 스태프가 고용합니다.

RS Sailing의 설계 및 기술 CEO인 Alex Newton-Southon은 자동차 제조업체가 더욱 전기화되기를 원하고 지속 가능한 제조 및 재료에 대해 생각함에 따라 RS Electric Boats도 해양 시장에서 동일한 일을 하기를 원한다고 설명합니다. “전기 보트가 시장이 나아갈 방향이라는 것은 분명합니다. 실제로, 기존의 선외 모터는 오늘날의 자동차보다 약 50배 더 ​​오염을 유발합니다. 우리는 지구를 보호하기 위해 최선을 다하고 싶습니다.”라고 그는 말합니다.

RS Electric Boats가 최초의 배터리 전기 RIB를 개발 및 상용화하기 위해 노력하면서 시장을 보다 지속 가능한 추진, 재료 및 제조 선택으로 밀어붙이는 것이 지난 3년 동안의 목표였습니다. 2019년에 RS Electric Boats는 Pulse 58을 선보였습니다. 독일 뒤셀도르프 국제 보트쇼의 concept RIB. 이 시연용 보트는 선체, 데크 및 콘솔을 포함한 여러 아마 섬유/바이오 에폭시 구성요소를 특징으로 합니다.

그 이후로 재료 결정과 전체 디자인은 "전체 보트에 걸쳐 상당한 양의 조정"을 포함하여 최소 세 번 반복되어 결국 Pulse 63이 탄생했습니다. , 2022년 초 시장에 출시될 예정입니다.

첫 번째, 아마 섬유 합성물:Pulse 58

대부분의 RIB는 소형(1-2인) 배터리 구동 설계를 제외하고는 표준 연료 구동 엔진으로 구동됩니다. RS Electric Boats는 Pulse 63을 주장합니다. , 최대 8명까지 태울 수 있도록 설계된 이 선박은 동급 보트에 순수 전기 추진력을 사용하는 업계 최초의 선박입니다.

보트의 선체와 전체 모양은 전기 추진력을 수용할 수 있도록 특별히 설계되어야 했습니다. “배터리 전기식 RIB 설계를 시작할 때 매우 분명한 한 가지는 일반 보트에 전기식 구동 시스템을 추가할 수 없다는 것입니다. 보트가 매우 효율적으로 설계되어야 하기 때문에 처음부터 시작해야 하며 그 중 일부는 무게에 달려 있습니다. 보트를 가능한 한 가볍게 만들기 위해 최대한 강하고 뻣뻣하게 만드는 것이 매우 중요합니다.”라고 Newton-Southon은 설명합니다.

배터리 콘솔은 "전체의 주요 구조"라고 그는 덧붙입니다. 보트 선체는 배터리를 수용하는 연결된 데크가 있는 견고한 일체형 구조입니다. 가로 격벽이나 프레임이 필요하지 않습니다.

5.8미터 펄스 58 RS Electric Boats가 2019년에 출시한 RIB는 바이오 기반 에폭시, 천연 유래 아마 섬유 및 필요한 경우 재활용 PET 코어를 사용하여 현지 제작사 Norco(영국 풀)가 주입하여 제조한 선체, 데크, 콘솔, 배터리 상자 및 시트 몰딩을 특징으로 합니다.

2019년과 2020년에 RS Electric Boats는 Pulse 58 생산을 늘리는 것을 목표로 했습니다. 고객에게 판매를 시작합니다. 그러나 COVID-19 대유행으로 인한 차질과 바이오 기반 재료의 조달 문제로 인해 잠시 지연되고 일부 디자인 변경이 발생했습니다.

디자인 반복 및 재활용 탄소 섬유:Pulse 63

2021년 5월, RS Electric Boats는 생산 증가를 준비하기 위해 만들어진 디자인 변경 및 재료 결정에 따라 브랜드를 새롭게 하기로 결정했습니다. 이름이 바뀐 6.3미터 Pulse 63의 합성 부품 MTAG Composites Ltd.(영국 Coningsby)에서 제조한 제품으로 RS Sailing과 함께 수년간 툴링 개발 및 보트 제조에 협력해 왔습니다. 마케팅된 Pulse 63 RIB는 23노트의 최고 속도에 도달할 수 있으며 최대 범위는 100해리입니다. 또한 견인 기둥, 단일 지점 리프트, 캐노피 및 다양한 좌석 구성과 같은 다양한 옵션 기능으로 사용자 정의할 수 있습니다.

보트의 복합 구성 요소에는 선체, 데크, 내부 바닥, 콘솔, 엔진 상자 및 해치가 포함됩니다. 그러나 원래 디자인에 사용된 아마 섬유와 바이오 기반 에폭시를 소싱하는 것은 보트의 연속 생산에 필요한 수준에서 예상보다 더 어려운 것으로 판명되었습니다.

Newton-Southon은 "천연 섬유와 바이오 기반 수지가 더 쉽게 얻어짐에 따라 향후 몇 년 동안 재료 결정이 확실히 바뀔 것입니다."라고 말합니다. 현재 보트의 모놀리식 선체는 비닐 에스테르가 주입된 유리와 탄소 섬유 직물을 결합합니다. 무게를 줄이기 위해 선체는 코어가 아니라 탄소 섬유 층으로 강화되었습니다. 내부 데크, 바닥, 콘솔, 엔진 상자 및 해치와 같은 보트의 다른 모든 복합 구성 요소는 필요에 따라 재활용 PET 코어(3A Composites Core Materials, Sins, Switzerland에서 제공)와 함께 재활용 탄소 섬유 및 비닐 에스테르로 제작됩니다. "현재로서는 선체를 재활용 재료로 만든 것이 아니라 개발 및 테스트에 더 많은 시간을 할애하기 위함입니다."라고 그는 말합니다.

RS Electric Boats는 수지를 사용하여 몇 가지 이유로 바이오 기반 에폭시보다 전통적인 비닐 에스테르를 선택했습니다. 하나는 가용성이었습니다. Newton-Southon에 따르면 진정으로 지속 가능한 수지를 상업적 수량으로 생산하려는 움직임이 그가 원하는 것보다 더디다고 합니다. 그는 “가격만이 아니라 장기적으로 제품을 믿을 수 있는 것입니다. 10년 후 이 제품들은 어떻게 될까요? 재료가 버틸까요? 너무 새롭기 때문에 우리는 아직 잘 모릅니다. 거기에 수요가 있고 더 지속 가능한 재료를 위해 조금 더 지출할 의향이 있지만 제품의 수명을 신뢰할 수 있어야 합니다."

바이오 기반 에폭시는 또한 수지 주입과 함께 사용하기 어려운 것으로 판명되었습니다. Newton-Southon은 "주입 공정에서 모든 종류의 에폭시를 사용하는 경우 재사용 가능한 실리콘 진공 백을 사용할 수 없습니다"라고 설명합니다. 에폭시는 실리콘과 반응하며 100-150 주기 동안 지속되도록 설계된 실리콘 백은 5주기 동안만 지속됩니다. 그는 “제조 과정에서 엄청난 양의 매립 쓰레기가 발생하게 됩니다.”라고 말합니다. 비닐 에스테르는 실리콘 백과 함께 사용하기에 가장 좋은 옵션으로 선택되었습니다.

그는 "현재로서는 재료에 대한 수명 주기 분석을 수행하면 주입 폐기물을 매립지로 줄이는 것이 약간 더 지속 가능한 수지를 사용하려고 시도하는 것보다 올바른 방향으로 나아가는 단계가 훨씬 더 크다고 생각합니다. 이 프로세스는 가능한 한 적은 폐기물로 지속 가능합니다.”

MTAG Composites의 기술 영업 및 마케팅 관리자이자 프로젝트 관리자인 Tim King은 “바이오 기반 비닐 에스테르가 출시되고 있지만 아직 이 크기의 제품에 대해 상업적으로 실행 가능하지는 않습니다. 비교적 소량만 생산됩니다.”

섬유의 경우 보트용 재활용 탄소 섬유는 탄소 섬유 항공기 좌석에 대한 MTAG Composites 작업의 스크랩을 재사용합니다. King은 "제3자 제조업체인 Gen 2 Carbon[이전의 ELG Carbon Fibre, Coseley, UK]를 통해 처리된 직접 사용 복귀 방식입니다."라고 말합니다.

섬유를 자르거나 프리프레그로 가공하는 대신 MTAG는 건조 재활용 탄소 섬유 부직포를 직접 주입합니다. “재활용 섬유의 밀도를 고려할 때 이것은 특히 어렵습니다. 수지로 채우는 것을 좋아하지 않지만 성공적으로 수행할 수 있는 프로세스를 알아냈습니다.”라고 King이 말했습니다.

이 공정은 2019년 RS Neo 앞데크에서 처음 시연되었으며, MTAG Composites와 RS Sailing이 기존 유리 섬유 강화재를 재활용 탄소 섬유로 대체했습니다. King은 "이는 수년 동안 진행되어 왔지만 MTAG와 Gen 2에서 이 제품과 프로세스가 진행되는 것을 보게 되어 기쁩니다."라고 말합니다.

그는 재활용 섬유의 미관에 대해 “물론 젤코트로 가릴 수도 있지만 개인적으로 재활용 제품의 비주얼이 상당히 마음에 든다. 식별 가능한 소스 자료가 재사용되는 것을 보니 반갑습니다.”

결국 "보트의 복합 부품 중 약 60%가 PET 코어 또는 탄소 섬유 스크랩과 같은 재활용 재료로 만들어집니다."라고 King은 말합니다. 건조 재료로 손으로 놓을 몇 개의 작은 부속품을 제외하고 모든 복합 부품은 진공 상태에서 주입됩니다.

2022년에 출항합니다. Pulse 63 구성 요소의 약 60% 제작자 MTAG에 따르면 재활용 재료로 만들어집니다. 사진 제공:RS 세일링

Pulse 58 용 도구 새로운 Pulse 63 의 기반이 되었습니다. MTAG Composites가 RS Electric의 사양에 따라 변경된 도구. 4개의 고체 주입 도구, 6개의 핸드 레이업 도구 및 12개의 실리콘 백으로 구성된 도구로 구성된 총 22개의 모든 도구는 합성이며 Norco 또는 MTAG에서 자체 제작합니다. 선체의 설계 변경을 설명하기 위해 일부 도구는 재가공해야 했으며 일부는 금형에 모양을 다시 추가하기 위해 특수 인서트를 제작했습니다.

King은 "우리는 사내에 매우 활동적인 금형 작업장을 가지고 있으며 원래 프로토타입 도구를 가져와 어떤 경우에는 상당히 과감한 변경 사항을 적용할 수 있는 매우 숙련된 사람들도 있습니다."라고 설명합니다. 팀은 2021년 2월에 도구 작업을 시작했으며 최종 도구는 8월에 전달되었습니다.

처음 네 개의 Pulse 63 보트는 올해 말까지 생산될 예정이며 2022년 1월 뒤셀도르프 국제 보트 쇼에서 전시될 준비가 되어 있습니다. 앞으로 Newton-Southon은 Pulse 63 에 사용되는 복합 재료를 덧붙입니다. 그리고 미래의 RS Electric Boats 모델은 새로운 재료가 제공되고 시장 수요에 따라 변경될 것입니다. "우리는 한 번에 한 단계씩 나아가고 있지만, 우리가 꽤 잘하게 된 한 가지는 공급망이 시장에서 어떤 종류의 제품을 필요로 하는지 이해하도록 돕는 것이라고 생각합니다."