Membuat Material Komposit Terjangkau: Inovasi Maezio Covestro

Saya telah menulis blog tentang material Continuous Fiber-Reinforced Thermoplastic (CFRTP) Maezio milik Covestro dan aplikasinya pada pendingin udara Casarte kelas atas milik Haier. Maezio sekarang digunakan pada tulang kaki sepatu lari edisi terbatas untuk merek pakaian olahraga China Bmai.

"Covestro telah memiliki kantor pusat global di Shanghai sejak 2011," kata David Hartmann, senior VP growth ventures Covestro yang tinggal di Shanghai. "Setelah resesi global, kami menyadari bahwa China adalah pasar tunggal terbesar untuk produk kami, dan sebagai hasilnya, tidak mungkin untuk mengembangkan bisnis kami sambil mempertahankan kantor pusat hanya di Eropa." Jadi, menurut penjelasannya, Covestro memiliki basis yang established di Jerman dan AS, tetapi titik berat komposit termoplastik Maezio sangat kuat di Asia.

Bmai lead designer Axis Liu bekerja dengan anggota tim Covestro di Covestro APAC Innovation Experience Center di Shanghai. SUMBER | Covestro.

 

China sebagai prioritas

"Kami melihat bahwa pengembangan paling canggih dan menarik untuk barang konsumen ada di China," lanjut Hartmann. "Salah satu alasan adalah konsumen China sangat sabar. Mereka bersedia mencoba teknologi baru lalu beralih ke iterasi berikutnya. Jika Anda dapat mengikuti kecepatan iterasi, maka mudah untuk menemukan peluang baru."

Meskipun partnerisasi dan bekerja sepanjang rantai pasokan selalu menjadi kunci bagi supplier material — di DuPont, kami bekerja dengan pelanggan kertas Nomex langsung, produsen inti, serta pembuat panel dan Boeing/Airbus — pendekatan Covestro di China adalah langkah ke depan. "Dalam partnerisasi dengan Bmai, kami membahas dan mengirim informasi desain balik maju 2-3 kali per hari melalui aplikasi komunikasi digital. Dan penting untuk menyampaikan tidak hanya tempat Anda berhasil, tetapi juga tempat Anda gagal. Ini sangat tidak biasa dari standar di Eropa dan AS."

Pendekatan tidak biasa lain adalah mencoba pasar China langsung melalui platform 1688.com milik Alibaba, pasar digital bisnis-ke-bisnis terbesar di China. "Ini bukan hanya saluran penjualan," kata Hartmann. "Kami membuat produk kami lebih terjangkau, yang memudahkan pelanggan untuk mencoba material dan membantu mendorong adopsi komposit termoplastik." Gulungan 1-kg/33-m dari pita serat karbon/polycarbonate unidireksional lebar 120 mm ditawarkan seharga 488 Yuan. Meskipun ini adalah produk Maezio tunggal di 1688.com, Covestro juga telah komersialkan lembaran dalam ukuran khusus dan pita dengan lebar 120-730 mm, serta alternatif tenun 3k.
 

 

Performa untuk semua orang

Salah satu alasan tingkat partnerisasi baru ini adalah komposit sangat dapat disesuaikan — atau, seperti yang dipilih Covestro, tunable. "Ketika kami membuat midsole, kami secara tepat menyesuaikan kekakuan di satu arah dan fleksibilitas di arah lain," kata Hartmann. "Untuk setiap pelanggan/partner yang kami kerjakan di sepatu — dan ada beberapa dari mereka — kami merancang envelop performa sedikit berbeda berdasarkan apa yang mereka inginkan sepatu itu capai. Dengan komposit termoplastik, Anda dapat melakukan ini dalam skala besar."

Dia mencatat bahwa Covestro telah berada di industri sepatu selama waktu yang sangat panjang dengan berbagai macam material, dan komposit termoset telah ada sejak 1980-an. "Nike menggunakannya di tulang kaki dan seles, tetapi sebagian besar hanya untuk penampilan," ingat Harmann. "Dan kemudian datanglah Nike Vaporfly 4%, di mana mereka merancang sepatu untuk membantu menembus batas marathon 2 jam. Dalam lari, tidak ada apa-apa antara Anda dan jalan kaca kecuali sepatu. Nike klaim penggunaan komposit dan teknologi lainnya di sepatu itu mengembalikan 4% energi pelari kepada dia atau dirinya. Mereka sekarang memiliki cukup data untuk menunjukkan bahwa pelari yang menggunakan sepatu ini mendapatkan keuntungan hingga 4%."

Tetapi Bmai dan Covestro tidak ingin membantu hanya atlet elite untuk mendapatkan keuntungan performa jenis ini. "Inilah tempat Bmai dan kelompok kami di Maezio bertemu," kata Hartmann. "Bmai adalah perusahaan yang tidak biasa," tambah expert produk global Covestro Cholthee Chandrachoti. "Mereka terpisah dari merek olahraga teratas di China tetapi mendirikan diri mereka hampir sebagai kontre-kultur. (CATATAN: Bmai diterjemahkan ke bahasa Inggris berarti 'be yourself'.) Mereka berlokasi di tengah taman rekreasi terbesar di Beijing dan setiap karyawan memiliki tujuan lari. Mereka sangat komited untuk membuat performa atletik terbuka untuk semua orang, menekankan bahwa setiap orang berhak untuk membantu diri sendiri untuk berlari lebih cepat dan mencapai yang terbaik." Dia menambahkan bahwa di China sekarang ada lebih dari 1.000 marathon setiap tahun.

 

Sketsa dari desainer sepatu Brett Golliff menunjukkan fungsionalitas kompleks yang dicari baik dalam desain maupun material (lihat serat karbon di gambar tengah), serta gambaran tentang bagaimana sepatu mungkin berbeda di masa depan, di kanan.
SUMBER| Coroflot.com (kiri, tengah) dan (kanan) awalnya dari Complex.com (tidak tersedia lagi) tetapi saat ini diposting di Sohu.com dan museafrica.com.

 

Mengubah aplikasi konsumen tradisional

Ide democratisasi performa atletik menarik perhatian. "Kami telah menerima permintaan dari pelanggan mengenai solusi yang dirancang untuk wanita, seperti sepatu high heels dengan performa lebih tinggi," kata Chandrachoti. "Mereka membutuhkan fleksibilitas untuk jari kaki tetapi lebih banyak kekakuan di busur kaki dan bahkan lebih banyak dukungan saat Anda bergerak ke tumit. Namun, produsen tidak ingin terlalu banyak material dan bagian yang akan dirangka. Mereka ingin satu bagian. Kami dapat mengaktifkan ini dengan Maezio."

Hartmann menyebutkan berbagai macam komponen sepatu potensial termasuk midsole, cap jari, bagian atas, dan sel luar. "Midsole adalah antara kusi di atas dan sel luar," jelasnya. "Desainer sepatu mencoba menemukan material yang sangat padat untuk mendukung sepatu tetapi juga menyumbang fungsi seperti kusi dan daya tahan." Chandrachoti menambahkan pronation sebagai fungsi kunci lainnya, yang mempengaruhi kesehatan ortopedis, stabilitas dan kontrol selama latihan. Pronation adalah gerakan sisi-ke-sisi kaki saat berjalan atau berlari. Jika Anda overpronate — yaitu, kaki Anda bergulir ke dalam lebih dari normal — maka sepatu Anda harus membantu mendistribusikan dampak secara merata dan menambahkan stabilitas. Jika Anda underpronate — yaitu, kaki Anda bergulir ke dalam kurang dari normal — maka sepatu Anda harus memberikan lebih banyak kusi untuk menyerap gaya vertikal dan dampak tambahan. "Produsen sepatu ingin meningkatkan kekakuan, kusi dan/atau fleksibilitas untuk tindakan atau profil penggunaan tertentu," jelasnya. "Tunability ini telah terbatas oleh material konvensional dan bobot material ini juga perlu dikurangi. Komposit termoplastik menawarkan solusi untuk kedua masalah ini."

Sampel material Maezio untuk cap jari, tulang kaki, dan midsole sepatu. SUMBER | Covestro.
 

Ini adalah upaya pertama Bmai ke dalam material komposit termoplastik dan sejenis kasus uji. "Tujuan mereka adalah menjaga harga tetap terjangkau. Bmai tidak memiliki banyak toko ritel — 70% penjualan mereka online. Beberapa toko yang mereka miliki disebut 'experience centers' dan menawarkan edukasi bagi pelanggan tentang produk mereka." Karena Bmai tidak menghabiskan banyak uang untuk iklan atau pemasaran skala besar, harga rata-rata sepatu mereka di bawah $100.

 

Opsi matriks dan berkelanjutan

Polycarbonate (PC) adalah material pertama yang komersial untuk produk Maezio karena Covestro memiliki keahlian dan kapasitas yang luas di sini. "Solusi untuk Bmai adalah PC, tetapi kami sedang menyaring berbagai macam material untuk sepatu," kata Chandrachoti. "Kami memiliki sepuluh material yang berbeda dalam pengujian, termasuk thermoplastic polyurethane (TPU)."

Mengenai kemampuan daur ulang, Hartmann mengatakan bahwa hingga 2024, Uni Eropa ingin melarang plastik sekali pakai. "Kami sudah memiliki grade PC yang didaur ulang di pasar, dan sedang mempertimbangkannya untuk Maezio, tetapi kami membutuhkan partner awal yang ingin mengembangkan ini. Kami tidak dapat melakukannya sendirian karena melibatkan seluruh rantai nilai." Dia menegaskan bahwa komposit termoplastik memiliki potensi untuk lebih berkelanjutan daripada termoset karena sisa dapat dicacah dan dicetak ulang atau diubah menjadi compound injection molding. "Daur ulang tertutup untuk Maezio akan membangun rantai nilai khusus," kata Hartmann. "Tetapi kami telah melakukan tepat itu dalam kerja kami dengan Haier. Selama delapan bulan, tim teknis kami mengakses sejumlah besar partner di China untuk membuat program itu berhasil. Namun, jenis partnerisasi dan berkelanjutan ini adalah masa depan bagi kedua industri kimia dan komposit."

 

Aplikasi dan industri lainnya

Hartmann melihat Maezio sebagai penyedia solusi ringan untuk berbagai macam aplikasi. "Kami sejumlah program otomotif komersial yang aktif dan saat ini berbicara dengan sebagian besar produsen laptop besar." Katanya industri laptop ingin "lebih tipis dan lebih ringan", namun sel luar harus cukup kekakuan untuk melindungi elektronik. Produsen tradisional telah menggunakan magnesium alloy untuk sel luar laptop komersial, tetapi telah ada masalah rantai pasokan dan Maezio menawarkan fleksibilitas desain yang menarik termasuk berbagai finishing permukaan.

Paket baterai dan tas adalah aplikasi lain yang sedang dikembangkan. "Untuk tas, material kami memiliki estetika unik serta fungsionalitas dan ringan," kata Hartmann. "Dan kami berhasil menyelesaikan masalah pembentukan struktur tarik dalam. Sudut — disebut sudut kotak — cukup sulit. Ketika kami mencapai ini, kami benar-benar merasakan rasa prestasi dan juga menunjukkan kemampuan kami untuk memenuhi kebutuhan industri." Kemampuan terbentuk ini juga membantu pengembangan Maezio di sepeda dan barang olahraga lainnya.

 

Performa tinggi, volume tinggi, rendah harga?

Menarik bahwa semua program pengembangan saat ini Maezio adalah untuk barang konsumen yang diproduksi pada volume relatif tinggi. "Untuk bagian kecil seperti insole sepatu atau tutup laptop, Anda melihat volume tahunan dalam jutaan," kata Hartmann. "Inilah tempat keuntungan komposit termoplastik menjadi relevan. Dengan termoset, volume ini sangat sulit. Dengan material kami, ini bukan masalah." Mengapa tidak? Karena siklus cetak yang cepat yang mungkin, biasanya diukur dalam 1-2 menit, hingga detik. "Masih, sebagai startup baru, kami merasa tugas kami adalah mempelajari industri dan pasar ini untuk lebih memahami apa yang mereka butuhkan, dan apa yang harus kami lakukan untuk memenuhi persyaratan mereka."

Hartmann mengatakan arti "Made in China" sedang berubah. "Ada fetish desain di sini yang sangat kuat, tetapi dikombinasikan dengan keinginan untuk demokratisasi. Tujuan adalah setiap orang harus memiliki akses ke gaya dan performa." Dia menyebut produsen elektronik China Xiaomi sebagai contoh yang baik. "Mereka dikenal memproduksi elektronik berkualitas tinggi, tetapi dengan harga lebih rendah," jelasnya. "Mereka berkomitmen untuk hanya mengambil margin laba 5% dan bertujuan untuk basis pelanggan yang besar. Dengan Maezio, CFRTP Covestro selaras dengan evolusi pasar dan produk ini. Kami memungkinkan orang untuk mengalami keuntungan desain, performa dan gaya hidup yang ditawarkan komposit — tetapi tanpa harga Lamborghini."