Perahu motor listrik menguji air untuk serat karbon daur ulang

RS Sailing (Romsey, Inggris) dikenal memproduksi kapal layar kelas dunia, dan mengklaim menggunakan sebanyak mungkin bahan yang dapat didaur ulang dalam produksinya. Tiga tahun lalu, perusahaan membentuk merek saudara RS Electric Boats, yang mengkhususkan diri dalam desain dan pembuatan perahu karet kaku (RIB) baterai-listrik — perahu motor ringan dengan lambung kaku dan tabung udara bertekanan tinggi yang dipompa di sisi perahu. untuk daya apung ekstra. RIB digunakan untuk rekreasi dan sering digunakan oleh responden pertama, operator militer, atau staf pelatih untuk balap perahu.

Alex Newton-Southon, CEO – desain &teknologi di RS Sailing, menjelaskan bahwa seiring dengan keinginan para pembuat mobil untuk menjadi lebih bertenaga dan berpikir tentang manufaktur dan material yang berkelanjutan, RS Electric Boats ingin melakukan hal yang sama di pasar kelautan. “Jelas bagi kami bahwa perahu listrik akan menjadi tujuan pasar. Pada kenyataannya, motor tempel konvensional sekitar 50 kali lebih berpolusi daripada mobil saat ini. Kami ingin melakukan bagian kami untuk membantu melindungi planet ini,” katanya.

Mendorong pasar ke arah propulsi yang lebih berkelanjutan, bahan dan pilihan manufaktur telah menjadi tujuan selama tiga tahun terakhir, karena RS Electric Boats telah bekerja untuk mengembangkan dan mengkomersialkan RIB baterai-listrik pertamanya. Pada tahun 2019, RS Electric Boats meluncurkan Pulse 58 konsep RIB di Düsseldorf International Boat Show di Jerman. Perahu demonstran ini menampilkan beberapa komponen serat rami/bio-epoksi, termasuk lambung, dek, dan konsol.

Sejak itu, keputusan material dan desain keseluruhan telah diulang setidaknya tiga kali — “ditambah sejumlah besar penyesuaian di seluruh kapal,” Newton-Southon mengakui — akhirnya menghasilkan Pulse 63 , akan memasuki pasar pada awal 2022.

Iterasi komposit serat rami pertama:Pulse 58

Sebagian besar RIB digerakkan oleh mesin bertenaga bahan bakar standar, dengan beberapa pengecualian untuk desain bertenaga baterai kecil (satu hingga dua orang). RS Electric Boats mengklaim Pulse 63 , yang dirancang untuk mengangkut hingga delapan orang, adalah yang pertama di industri yang menggunakan penggerak serba listrik untuk kapal seukurannya.

Lambung kapal dan bentuk keseluruhannya harus dirancang khusus untuk mengakomodasi penggerak listrik. “Satu hal yang sangat jelas ketika Anda mulai merancang RIB baterai-listrik adalah Anda tidak bisa hanya menambahkan sistem penggerak listrik ke kapal biasa. Anda harus mulai dari awal, karena desainnya harus memungkinkan kapal menjadi super efisien, dan beberapa di antaranya menurunkan bobot. Sangat penting bahwa perahu dibuat sekuat dan sekuat yang Anda bisa, hanya untuk membuatnya seringan mungkin,” Newton-Southon menjelaskan.

Konsol baterai adalah "struktur utama untuk semuanya," tambahnya. Lambung kapal adalah struktur monolitik padat, dengan dek terhubung yang juga menampung baterai. Tidak diperlukan sekat atau rangka melintang.

5,8 meter Pulse 58 RIB yang diluncurkan RS Electric Boats pada tahun 2019 menampilkan hull, deck, console, battery box, dan seat moulding yang diproduksi melalui infus oleh fabrikator lokal Norco (Poole, UK) dari epoksi berbasis bio, serat rami yang bersumber secara alami, dan inti PET daur ulang jika diperlukan.

Pada tahun 2019 dan 2020, RS Electric Boats bertujuan untuk meningkatkan produksi Pulse 58 dan mulai menjual ke pelanggan. Namun, kemunduran yang disebabkan oleh pandemi COVID-19, serta masalah sumber bahan berbasis bio, menyebabkan penundaan singkat dan beberapa perubahan desain.

Iterasi desain dan serat karbon daur ulang:Pulse 63

Pada Mei 2021, RS Electric Boats memutuskan untuk memperbarui merek, menyelaraskan dengan perubahan desain dan keputusan material yang dibuat sebagai persiapan untuk meningkatkan produksi. Komponen komposit untuk Pulse 63 6,3 meter yang diganti namanya diproduksi oleh MTAG Composites Ltd. (Coningsby, Inggris), fabrikator yang telah bekerja dengan RS Sailing pada pengembangan perkakas dan pembuatan kapal selama bertahun-tahun. Seperti yang dipasarkan, Pulse 63 RIB dapat mencapai kecepatan tertinggi 23 knot dan memiliki jangkauan maksimum 100 mil laut. Ini juga dapat disesuaikan dengan berbagai fitur opsional seperti tiang derek, lift satu titik, kanopi, dan berbagai konfigurasi tempat duduk.

Komponen komposit kapal termasuk lambung, dek, lantai interior, konsol, kotak mesin dan palka. Namun, sumber serat rami dan epoksi berbasis bio yang digunakan dalam desain asli terbukti lebih sulit dari yang diharapkan pada tingkat yang dibutuhkan untuk produksi serial kapal.

“Keputusan material pasti akan berubah selama beberapa tahun ke depan, karena serat alami dan resin berbasis bio menjadi lebih dapat dicapai,” kata Newton-Southon. Saat ini, lambung kapal monolitik menggabungkan kaca dan kain serat karbon yang diresapi dengan vinil ester. Untuk mengurangi bobot, lambung tidak diberi inti, melainkan diperkuat dengan lapisan serat karbon. Semua komponen komposit kapal lainnya — dek interior, lantai, konsol, kotak mesin, dan palka — dibuat dari serat karbon daur ulang dan vinil ester, dengan inti PET daur ulang (disediakan oleh Bahan Inti Komposit 3A, Sins, Swiss) sesuai kebutuhan. “Lambung kapal tidak dibuat dari bahan daur ulang saat ini, hanya untuk memberi kami lebih banyak waktu untuk pengembangan dan pengujiannya,” catatnya.

Dengan resin, RS Electric Boats memilih vinil ester yang lebih tradisional daripada epoksi berbasis bio karena beberapa alasan. Salah satunya adalah ketersediaan. Menurut Newton-Southon, dorongan untuk memproduksi resin yang benar-benar berkelanjutan — dalam jumlah komersial — lebih lambat dari yang dia inginkan. “Ini bukan hanya harga,” katanya, “ini tentang kepercayaan pada produk untuk jangka panjang. Apa yang akan terjadi pada produk ini dalam waktu 10 tahun? Apakah materi akan bertahan? Mereka sangat baru sehingga kita belum benar-benar tahu. Ada permintaan di luar sana, dan kami bersedia mengeluarkan sedikit lebih banyak untuk bahan yang lebih berkelanjutan, tetapi kami harus dapat memercayai masa pakai produk.”

Epoxy berbasis bio juga terbukti sulit digunakan dengan infus resin. “Bila Anda menggunakan jenis epoksi apa pun dalam proses infus, Anda tidak dapat menggunakan kantong vakum silikon yang dapat digunakan kembali,” Newton-Southon menjelaskan. Epoxy bereaksi dengan silikon, dan kantong silikon yang dirancang untuk bertahan selama 100-150 siklus mungkin hanya bertahan selama lima siklus. “Anda berakhir dengan sejumlah besar limbah TPA dari proses manufaktur,” katanya. Vinyl ester dipilih sebagai pilihan terbaik untuk digunakan dengan tas silikon.

Dia menambahkan, “Untuk saat ini, jika Anda melakukan analisis siklus hidup pada material, kami merasa bahwa mengurangi limbah infus ke TPA jauh lebih besar dari langkah ke arah yang benar daripada mencoba menggunakan resin yang sedikit lebih berkelanjutan. Prosesnya berkelanjutan dengan limbah sekecil mungkin.”

Tim King, manajer penjualan dan pemasaran teknis dan manajer proyek di MTAG Composites, mencatat, “Ester vinil berbasis bio akan segera hadir, tetapi mereka belum layak secara komersial untuk produk sebesar ini. Mereka hanya dibuat dalam jumlah yang relatif kecil.”

Untuk seratnya, serat karbon daur ulang untuk kapal digunakan kembali dari pekerjaan MTAG Composites di kursi pesawat serat karbon. “Ini langsung digunakan kembali, diproses melalui produsen pihak ketiga Gen 2 Carbon [sebelumnya ELG Carbon Fibre, Coseley, Inggris],” kata King.

Alih-alih memotong serat atau mengolahnya menjadi prepreg, MTAG langsung memasukkan serat karbon daur ulang kering bukan tenunan. “Ini sangat sulit dilakukan, mengingat kepadatan serat daur ulang. Ia tidak suka mengisi resin, tetapi kami menemukan proses untuk melakukannya dengan sukses, ”kata King.

Proses ini pertama kali didemonstrasikan pada tahun 2019 di dek depan RS Neo, di mana Komposit MTAG dan RS Sailing menggantikan tulangan fiberglass tradisional dengan serat karbon daur ulang. “Ini telah datang selama beberapa tahun, tetapi saya tahu kami di MTAG, dan Gen 2, senang melihat produk dan proses ini maju,” kata King.

Mengenai penampilan estetika dari serat daur ulang, ia menambahkan, “Anda dapat menutupinya dengan gelcoat tentu saja, tetapi bagi saya pribadi, saya cukup menyukai visual dari produk daur ulang. Senang melihat materi sumber yang dapat diidentifikasi digunakan kembali.”

Pada akhirnya, “sekitar 60% komponen komposit kapal terbuat dari bahan daur ulang, baik inti PET atau sisa serat karbon,” kata King. Semua bagian komposit diresapi di bawah vakum, kecuali untuk beberapa perlengkapan kecil yang akan diletakkan dengan tangan dengan bahan kering.

Berlayar pada tahun 2022. Sekitar 60% komponen pada Pulse 63 terbuat dari bahan daur ulang, menurut fabrikator MTAG. Kredit Foto:RS Sailing

Alat untuk Pulse 58 berfungsi sebagai dasar untuk Pulse 63 new yang baru alat, yang Komposit MTAG diubah sesuai spesifikasi RS Electric. Semua alat — total 22, terdiri dari empat alat infus padat, enam alat untuk hand layup dan 12 alat kantong silikon — adalah komposit, dan dibuat sendiri oleh Norco atau MTAG. Untuk memperhitungkan perubahan desain pada lambung, beberapa alat perlu dikerjakan ulang, dan untuk beberapa, sisipan khusus dibuat untuk menambah bentuk kembali ke cetakan.

“Kami memiliki toko cetakan yang sangat aktif di dalam perusahaan, dan beberapa orang yang sangat terampil yang mampu mengambil prototipe perkakas asli dan dalam beberapa kasus menerapkan beberapa perubahan yang cukup drastis,” King menjelaskan. Tim memulai alat tersebut pada Februari 2021, dan alat terakhir dikirimkan pada bulan Agustus.

Empat Pulse 63 pertama perahu dijadwalkan untuk produksi pada akhir tahun, siap untuk ditampilkan di Düsseldorf International Boat Show pada Januari 2022. Ke depan, Newton-Southon menambahkan bahwa bahan komposit yang digunakan untuk Pulse 63 dan model RS Electric Boats di masa depan kemungkinan akan berubah seiring tersedianya material baru, dan dengan permintaan pasar. “Kami mengambilnya selangkah demi selangkah, tetapi saya pikir satu hal yang kami kuasai dengan baik adalah membantu rantai pasokan memahami jenis produk apa yang dibutuhkan pasar.”