وصل حجم سوق المركبات النسيجية العالمية إلى 14,2 مليار دولار أمريكي عام 2023 وسيزيد خلال العقد المقبل، وفقًا لتقرير صادر عن Allied Market Research. ويبدو أن النمو المتوقع يسير على الطريق الصحيح إذا ما استخدم معرض JEC 2025التجاري كمؤشر. ويقام المعرض على مدار ثلاثة أيام كل عام في باريس ويحوى: *نمو المركبات الحيوية والمركبات الحيوية الهجينة *تشهد المركبات الإلكترونية زيادة في حلول التصنيع *السيارات المستقبلية والسلع الفاخرة والمعدات الرياضية تجذب الأنظار وألياف الكربون مهيمنة، ويؤكد ذلك ما في المعرض, ومع ذلك فمن بين 13,5 مليون طن من المركبات التي تم إنتاجها في عام 2024 استخدمت نحو 95٪ منها ألياف زجاجية حيث إن ألياف الزجاج تكلف جزءًا بسيطًا من تكلفة ألياف الكربون. ولا تتطلب جميع التطبيقات المواصفات العالية التي توفرها ألياف الكربون. إلى جانب السعي نحو الاستدامة والبحث والتطوير القويين. وقدر حجم السوق العالمية للمركبات الحيوية بـ 28,37 مليار دولار أمريكي في عام 2024، ومن المتوقع أن يصل إلى 79,35 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2033 بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ 12,1٪، وهو زخم مدفوع بالدفع العالمي القوي نحو المواد المستدامة في التطبيقات الصناعية، وتسيطر أمريكا الشمالية على هذه السوق، حيث تمثل ما يزيد قليلاً على 50٪ وفقًا للتقرير. ومن المتوقع أن تنمو صناعة آسيا والمحيط الهادئ بمعدل نمو سنوي مركب أسرع بين عامي 2025 و2033. ومن المتوقع أن يشهد قطاع المنتجات المركبة الحيوية الهجينة النمو الأكثر أهمية خلال الفترة المتوقعة بنسبة 12,9٪. وأحد أسباب تزايد شعبية المركبات هو الاعتراف بقدرتها على تقليل الآثار البيئية، وتقديم نسبة جيدة من القوة إلى الوزن، وبشكل متزايد المزيد من الألياف الطبيعية لإنتاج المركبات الحيوية والمركبات الحيوية الهجينة. والسعي للتحرك نحو مزيد من التعميم، وأصبحت إعادة التدوير مجالًا قويًا للبحث والتطوير. وعرض المعرض عددا من هذه التطويرات, والتركيز على المنتجات المصنوعة من المواد المعاد تدويرها، وتم عرض المواد التي تم تطويرها من مقاطع إنتاج خردة من ألياف الكربون A350، وكانت واحدة منالحاصلين علىجائزة الابتكار. وتستخدم المواد الناتجة لجعل قضبان مركبة بالحرارة للبرهان متعدد الوظائف لجسم الطائرة (MFFD)، وتوفر العملية خفضًا قدره 20 كجم،في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون لكل كجم ويتحقق من خلال التقليل من استخدام المواد الخام البكر مع الحفاظ على الأداء الميكانيكي العالي والمتانة. وقد وضعتEdge المركب عنصرا صوتيا تكيفيا رقيقا بشكل استثنائي بقياس 1مم فقط، وهو يوفر خصائص امتصاص الصوت بامتياز وكذلك تخميد الاهتزاز والعزل الحراري. وتوفر المواد ما يصل إلى 95٪ من امتصاص الصوت، ومقاوم للماء، ومقاوم للحريق والمواد الكيميائية، وقابل لإعادة التدوير. وتشمل التطبيقات شفرات دوار توربينات الرياح، ومراوح للنقل الجوي والبحري، وكذلك تكنولوجيا البناء وأنظمة التكييف. وكان الكتان، والقنب، والجوت بارزين في التطورات الجديدة في المعالجة والتصنيع، والتقدم الجيد في مجال الراتنجات والحيوية التي قدمت خصائص أداء محسنة مما جعلها أكثر ملاءمة لمجموعة واسعة من مجالات المنتجات. وطورت شركة Oxeon ABتقنية Textreme Spread Towذات الطبقات الرقيقة، والتي تجمع بين الاثنين لإنتاج أقمشة أرق مع توفير في وزن المواد والمركبات. بالإضافة إلى ألياف الكربون، وتطبق الشركة الآن العملية نفسها على الكتان الحيوي، وكذلك ألياف الكربون المنسوجة ومركب ألياف الكربون/Zylonالمصنوع من قبل شركة Toyobo، وهو بوليمر متجانس صلب يتم غزله من خلال عملية غزل رطب بجهاز نفث جاف، ويتميز بمستوى عالٍ من امتصاص طاقة الصدمات وقوة مقطعية أعلى من ألياف الكربون. في مؤشر على ثقة الصناعة والطلب في السوق، وأطلقت شركة Eco Technilinالتي تصنع مركبات حيوية تتضمن الكتان، والقنب، والجوت، وقنب داكان. وكان الكتان، والقنب، والجوت بارزين في التطورات الجديدة في المعالجة والتصنيع، والتقدم في مجال الراتنجات والحيوية التي قدمت خصائص أداء محسنة، مما جعلها أكثر ملاءمة لمجموعة واسعة من مجالات المنتجات. وعلى سبيل المثال تستخدم سيارة Czinger 21Cالخارقة هيكلًا أحاديًا من ألياف الكربون وبرنامج تصميم قائم على الذكاء الاصطناعي لهيكل الشاسيه بشكل توليدي. وصُمم التصميم الرقمي لتقليل الوزن وزيادة الصلابة، ومطبوع بتقنية طباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام آلات تصنيع إضافية حديثة. وتُستخدم الروبوتات الموجهة بالليزر لتجميع المكونات المطبوعة ثلاثية الأبعاد.
عملية تعاونية بين Teijin Carbon Europe GmbH، وSpiral RTC، وCollins Aerospace
وتم عرض المواد الموصلة والعازلة للكهرومغناطيسية والمركبات الإلكترونية في المعرض، وعرض أمثلة على المنتجات النهائية لقطاعي النقل والرعاية الصحية. وتعد مدينة كليفلاند بولاية يوتا مقرًا لشركة Conductive Composites، المتخصصة في تكنولوجيا التوصيل والوقاية عبر مجموعة من أنواع المنتجات. NiFIBERوهي ألياف مطلية بالنيكل مع مجموعة متنوعة من الألياف الأساسية، ومصممة خصيصًا لتلبية متطلبات العملاء، والتي يمكن أن تشمل ألياف الأراميد، والسليلوز، والكربون. وتستخدم شركة Conductive Compositesعملية خاصة تعتمد على البخار لتطبيق طلاء ممتاز على كل ألياف، مما ينتج عنه طبقة رقيقة ومرنة من النيكل. ويمكن توفير الألياف في شكل أحبال، أو ضفائر، أو أقمشة، أو أشكال أخرى. والمنتج الناتج مناسب تمامًا للاستخدام في مختلف عمليات التصنيع ويقدم مزايا كبيرة من حيث الوزن، والصلابة، وقوة الشد ويجعله مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب الموصلية والدرع الكهرومغناطيسي.و تستخدم الصيغة غير المنسوجة طبقة رقيقة للغاية على ركائز، مثل ألياف الكربون، والأراميد، والسليلوز. ويمكن دمجها في أشرطة أو معالجتها مع أسطح مركبة، بالإضافة إلى استخدامها كمنتج ورقي موصل مستقل، في عملية السحب المنتشر، وتعمل على زيادة حجم أZylon PBO، وتوفر الأخيرة قوة عالية ومعامل الألياف وتعزيز السلامة البنيوية. ومرونة توفر ضعف قوة البارا أراميد.
تم دمج جماليات الكتان في تطوير العزل الصوتي
أقمشة ألياف الكتان، من ألياف أكثر استقامة وأقمشة تيكستريم من ألياف الكربون.
وعرضت شركة Huntsman Advanced Materialsمواد لاصقة موصلة للكهرباء، وتم تصميم هذه المواد لتقديم مزايا أثناء التصنيع، بما في ذلك تقليل متطلبات الطاقة، وتوفير الوقت من خلال عملية مبسطة، ومزايا بيئية وتوفير في التكلفة أثناء النقل بسبب وزنها المنخفض. وتشمل المنتجات المعروضة لب ميرالون، وهو مادة لاصقة متعددة الأغراض تعتمد على الكربون وتتطلب نسبة تحميل منخفضة مقارنة بالمواد المالئة التقليدية، مما يحافظ على المزيد من خصائص المادة الأساسية، وهي مناسبة لربط العناصر الموصلة للكهرباء والمرنة، مما يجعلها في طليعة الجيل الجديد من مواد Huntsmanالقائمة على أنابيب الكربون النانوية (CNT). وهي متوفرة في أشكال مختلفة، بما في ذلك الألواح والخيوط، ومادة لاصقة اللب. وتتكون مواد Miralonمن حزم مترابطة من أنابيب نانوية متشابكة طويلة للغاية. وتتميز بالقوة والمتانة عند الكثافة المنخفضة، مع موصلية تكاد تساوي تلك الخاصة بأنابيب CNTأحادية الجدار. وتطبيقاتها لشكلها الورقي في السخانات المدمجة المركبة أو الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) لكابلات البيانات على سبيل المثال. ودائمًا ما يكون حجم بعض المنتجات المعروضة مثيرًا للإعجاب، وتميز معرض هذا العام ببعض عمليات التصنيع المبتكرة للغاية التي استخدمت تقنيات جديدة أو هندسة تصميم ذكية أو كليهما. وتخدم تقنية (Swiss North Thin Ply Technology (NTPT) نطاقًا واسعًا جدًا من الأسواق، يمتد من التطبيقات البحرية إلى مجال أكثر غرابة وهو الساعات الفاخرة بالشراكة مع Richard Milleفي بيئة غرف نظيفة خاضعة للرقابة، وتُستخدم مواد مسبقة التشريب ذات طبقة رقيقة لتتيح مجموعة من الابتكارات في الألوان والمواد التي تعزز الجمالية والأداء المميزين لساعات Richard Mille. وكانت RM 011أول شراكة في كاربون TPT، قبل الانتقال إلى تطوير كوارتز وكاربون TPTالتي يتم حقنها بالجرافين.
في إصدار محدود يزن كاليبر RM50-03أقل من 40 جرامًا بما في ذلك الحزام مما يجعله عند طرحه أخف كرونوجراف ميكانيكي على الإطلاق. وتم الجمع بين التيتانيوم والكربون TPTمع الجرافين في شكل Graph TPTلتحقيق ذلك. ويستخدم الكربون TPTطبقات متعددة من 600 خيوط كربونية متوازية لتحقيق سمك أقصى يبلغ 30 ميكرون. ويتم تشريب هذه الخيوط بمصفوفة قبل نسجها على آلة خاصة تعمل على تعديل اتجاه اللحمة بزاوية 45 درجة بين الطبقات. ثم يتم تسخين المادة المنسوجة إلى درجة حرارة 120 درجة مئوية عند ضغط 6 بار. وأثبت الكربون TPTقدرته على تحسين معدل حدوث إجهادات الكسر بنسبة 25٪ والصدوع الدقيقة بنسبة 200٪ مقارنةً بأنواع أخرى من مواد الكربون المتطورة تقنيًا.
المصدر: د.ماري أوماهوني،تصميم رقميللمركبات بوزن أقل وصلابة أقوى، مجلة IFJالأمريكية، 6 أكتوبر2025.
@ الدكتورة ماري أوماهوني هي مستشارة صناعية ومؤلفة وأكاديمية. وهي مؤلفة العديد من الكتب عن المنسوجات المتطورة والذكية.