RS Sailing Perkenalkan RIB Listrik Ramah Lingkungan dengan Karbon Fiber Daur Ulang

RS Sailing (Romsey, Inggris) dikenal memproduksi perlayaran kelas dunia, dan berclaim menggunakan sebanyak mungkin material daur ulang dalam produksinya. Tiga tahun yang lalu, perusahaan membentuk merek saudara RS Electric Boats, yang spesialisasi dalam desain dan manufaktur bot inflatable kaku (RIB) baterai listrik — motorbot ringan dengan badan kaku dan tabung udara tekanan tinggi yang meluap di sisi bot untuk apung tambahan. RIB digunakan secara rekreasi dan sering digunakan oleh responden pertama, operator militer, atau staf pelatihan untuk balap bot.

Alex Newton-Southon, CEO — desain dan teknologi di RS Sailing, menjelaskan bahwa seiring produsen mobil berusaha menjadi lebih listrik dan memikirkan manufaktur serta material berkelanjutan, RS Electric Boats ingin melakukan hal yang sama di pasar laut. "Jelas bagi kami bahwa bot listrik adalah arah pasar. Dalam kenyataan, mesin luar konvensil sekitar 50 kali lebih mencemari daripada mobil saat ini. Kami ingin berkontribusi untuk melindungi bumi," katanya.

Mendorong pasar menuju pilihan propulsi, material, dan manufaktur yang lebih berkelanjutan telah menjadi tujuan selama tiga tahun terakhir, seiring RS Electric Boats bekerja untuk mengembangkan dan mengomersialkan RIB listrik baterai pertamanya. Pada 2019, RS Electric Boats memperkenalkan konsep RIB Pulse 58 di Pameran Bot Internasional Düsseldorf di Jerman. Bot demonstrasi ini memiliki beberapa komponen serat flak/epoksida bio, termasuk badan, dek, dan konsol.

Sejak saat itu, keputusan material dan desain secara keseluruhan telah diulang secara minimal tiga kali — "beserta banyak penyesuaian di seluruh bot," menurut Newton-Southon — yang pada akhirnya menghasilkan Pulse 63, yang direncanakan hadir ke pasar awal 2022.

Iterasi pertama, komposit serat flak: Pulse 58

Sebagian besar RIB didorong oleh mesin konvensi bahan bakar, dengan beberapa pengecualian untuk desain baterai listrik kecil (satu hingga dua orang). RS Electric Boats claim bahwa Pulse 63, dirancang untuk menampung hingga delapan orang, adalah yang pertama di industri yang menggunakan propulsi listrik sepenuhnya untuk bot berukurannya.

Badan dan bentuk keseluruhan bot harus dirancang secara khusus untuk mengakomodasi propulsi listrik. "Satu hal yang sangat jelas saat Anda mulai merancang RIB baterai listrik adalah Anda tidak bisa hanya menambahkan sistem penggerak listrik ke bot normal. Anda harus mulai dari nol, karena desain harus memungkinkan bot sangat efisien, dan sebagian darinya tergantung pada bobot. Sangat penting bahwa bot dibangun sekuat dan seketat yang mungkin, hanya untuk membuatnya se-ringan yang mungkin," jelas Newton-Southon.

Konsol baterai adalah "struktur utama untuk seluruh hal itu," tambahnya. Badan bot adalah struktur monolitik padat, dengan dek yang terhubung yang juga menempatkan baterai. Tidak diperlukan bulkhead lintas atau rangka.

RIB Pulse 58 berukuran 5,8 meter yang diluncurkan RS Electric Boats pada 2019 menampilkan badan, dek, konsol, kotak baterai, dan cetakan kursi yang diproduksi melalui infusi oleh fabrikator lokal Norco (Poole, Inggris) dari epoksida berbahan nabati, serat flak secara alami, dan inti PET daur ulang di tempat diperlukan.

Pada 2019 dan 2020, RS Electric Boats bertujuan untuk meningkatkan produksi Pulse 58 dan mulai menjual ke pelanggan. Namun, kekalahan yang disebabkan oleh pandemi COVID-19, serta masalah pemasokan material berbahan nabati, menyebabkan penundaan singkat dan beberapa perubahan desain.

Iterasi desain dan karbon fiber daur ulang: Pulse 63

Pada Mei 2021, RS Electric Boats memutuskan untuk menyegarkan merek, selaras dengan perubahan desain dan keputusan material yang dibuat dalam persiapan untuk meningkatkan produksi. Komponen komposit untuk Pulse 63 berukuran 6,3 meter yang diganti nama diproduksi oleh MTAG Composites Ltd. (Coningsby, Inggris), sebuah fabrikator yang telah bekerja sama dengan RS Sailing dalam pengembangan cetakan dan pembuatan bot selama bertahun-tahun. Seperti yang dipasarkan, RIB Pulse 63 dapat mencapai kecepatan maksimum 23 simpul dan memiliki jangkauan maksimum 100 mil laut. Ini juga dapat dikustomisasi dengan berbagai fitur opsi seperti penarik, penangkat satu titik, kanopi, dan berbagai konfigurasi duduk.

Komponen komposit bot mencakup badan, dek, lantai interior, konsol, kotak mesin, dan klep. Namun, pemasokan serat flak dan epoksida berbahan nabati yang digunakan dalam desain asli terbukti lebih sulit dari yang diharapkan pada level yang diperlukan untuk produksi serial bot.

"Keputusan material akan berubah selama beberapa tahun yang akan datang, tentu saja, seiring serat alami dan resin berbahan nabati menjadi lebih terjangkau," kata Newton-Southon. Saat ini, badan monolitik bot menggabungkan kain serat kaca dan serat karbon yang diinfusi dengan ester vinil. Untuk mengurangi bobot, badan tidak diint, tetapi diperkuat dengan lapisan serat karbon. Semua komponen komposit lainnya bot — dek interior, lantai, konsol, kotak mesin, dan klep — dibangun dari serat karbon daur ulang dan ester vinil, dengan inti PET daur ulang (disuplai oleh 3A Composites Core Materials, Sins, Swiss) di tempat diperlukan. "Badan tidak terbuat dari material daur ulang saat ini, hanya untuk memberi kami lebih banyak waktu untuk pengembangan dan pengujian di sana," katanya.

Dengan resin, RS Electric Boats memilih ester vinil yang lebih konvensional daripada epoksida berbahan nabati untuk beberapa alasan. Salah satunya adalah ketersediaan. Menurut Newton-Southon, dorongan untuk menghasilkan resin yang benar-benar berkelanjutan — dalam kuantitas komersial — lebih lambat dari yang diinginkannya. "Bukan hanya tentang harga," katanya, "tetapi tentang dapat percaya pada produk untuk jangka panjang. Apa yang akan terjadi pada produk ini dalam waktu 10 tahun lagi? Apakah materialnya akan tahan lama? Ini masih sangat baru sehingga kami belum benar-benar tahu. Ada permintaan di luar sana, dan kami bersedia menghabiskan sedikit lebih banyak untuk material yang lebih berkelanjutan, tetapi kami perlu dapat mempercayai umur produk."

Epoksida berbahan nabati juga terbukti sulit digunakan dengan proses infusi resin. "Saat Anda menggunakan jenis epoksida apa pun dalam proses infusi, Anda tidak dapat menggunakan kantong vakum silicone yang dapat digunakan ulang," jelas Newton-Southon. Epoksida bereaksi dengan silicone, dan kantong silicone yang dirancang untuk bertahan 100-150 siklus mungkin hanya bertahan lima. "Akhirnya Anda dengan banyak limbah kotoran dari proses manufaktur," katanya. Ester vinil dipilih sebagai opsi terbaik untuk digunakan dengan kantong silicone.

Dia menambahkan, "Untuk saat ini, jika Anda melakukan analisis siklus hidup material, kami merasa bahwa mengurangi limbah infusi ke kotoran adalah langkah yang jauh lebih besar ke arah yang benar daripada mencoba menggunakan resin yang sedikit lebih berkelanjutan. Prosesnya seberkelanjutan mungkin dengan limbah sekecil yang dapat kami buat."

Tim King, manajer teknis penjualan dan pemasaran dan manajer proyek di MTAG Composites, mencatat, "Ester vinil berbahan nabati sedang hadir, tetapi mereka belum secara komersial viable untuk produk berukuran ini saat ini. Mereka hanya diproduksi dalam kuantitas yang relatif kecil."

Untuk serat, serat karbon daur ulang untuk bot adalah sisa langsung dari pekerjaan MTAG Composites pada kursi pesawat serat karbon. "Ini adalah kembali langsung ke penggunaan, diproses melalui produsen pihak ketiga Gen 2 Carbon [dahulu ELG Carbon Fibre, Coseley, Inggris]," kata King.

Alih-alih memotong serat atau memprosesnya menjadi prepreg, MTAG menginfusi nonwoven serat karbon daur ulang kering secara langsung. "Ini sangat sulit dilakukan, mengingat densitas serat daur ulang. Ini tidak suka diisi dengan resin, tetapi kami menemukan proses untuk melakukannya dengan sukses," kata King.

Proses pertama kali dimostrasi pada 2019 pada dek depan RS Neo, di mana MTAG Composites dan RS Sailing menggantikan penguat fiberglas 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 estetik serat daur ulang, dia menambahkan, "Anda dapat menutupinya dengan gelcoat tentu saja, tetapi bagi saya pribadi, saya cukup menyukai visual produk daur ulang. Bagus untuk melihat sumber material yang dapat diidentifikasi digunakan kembali."

Pada akhirnya, "sekitar 60% komponen komposit bot terbuat dari material daur ulang, baik inti PET atau sisa serat karbon," kata King. Semua bagian komposit diinfusi di bawah vakum, kecuali beberapa fitting kecil yang akan ditempatkan secara manual dengan material kering.

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

Cetakan untuk Pulse 58 digunakan sebagai dasar untuk cetakan baru Pulse 63, yang diubah oleh MTAG Composites sesuai spesifikasi RS Electric. Semua cetakan — 22 total, terdiri dari empat cetakan infusi padat, enam cetakan untuk penataan manual, dan 12 cetakan kantong silicone — adalah komposit, dan dibuat internal oleh Norco atau MTAG. Untuk mengakomodasi perubahan desain pada badan, beberapa cetakan perlu diproses ulang, dan untuk beberapa, pemasukan khusus dibuat untuk menambahkan bentuk kembali ke cetakan.

"Kami memiliki bengkat cetakan yang sangat aktif internal, dan beberapa orang yang sangat terampil yang dapat mengambil cetakan prototipe asli dan dalam beberapa kasus menerapkan perubahan yang cukup drastis padanya," jelas King. Tim mulai bekerja pada cetakan pada Februari 2021, dan cetakan akhir diserahkan pada Agustus.

Empat bot Pulse 63 pertama dijadwalkan untuk produksi akhir tahun, siap untuk ditampilkan di Pameran Bot Internasional Düsseldorf pada Januari 2022. Untuk melanjutkan, Newton-Southon menambahkan bahwa material komposit yang digunakan untuk Pulse 63 dan model RS Electric Boats di masa depan mungkin akan berubah seiring ketersediaan material baru, dan dengan permintaan pasar. "Kami mengambilnya satu langkah pada satu waktu, tetapi saya pikir satu hal yang kami jadi cukup baik adalah membantu rantai pasokan memahami jenis produk yang dibutuhkan pasar."