數十年來，各類金屬始終是多數產業的首選材料。如今在許多應用領域，塑膠正迅速取代金屬，僅有因性能限制無法轉化為塑膠的材料仍維持金屬形態。 存在一類材料兼具金屬的強度與塑膠的優勢，此類材料即為複合材料。本文將深入探討三個具體領域：航空航天產業，以及其他產業中的兩項應用——在這些領域中，熱塑性複合材料正逐步取代金屬，應用於高性能需求場景。

1. 用於機動平台上複雜形狀金屬替代的熱塑性複合材料。
2. 用於提升工業加工設備效率的熱塑性複合材料。
3. 適用於骨科手術期間提供透射性的熱塑性複合材料，用於製造手術器械。

複雜形狀金屬替換件的減重以提升機動性

部分處於尖端技術的移動平台包含商用飛機、城市空中交通（UAM）、無人機及移動機器人（如四足機器人）。這些平台能從減輕重量、複雜形狀的可擴展製造、腐蝕抑制及零件整合中獲益。透過結合高性能複合材料與量產部件的專業知識與經驗，即可實現這些優勢。

多數量產金屬零件製造需採用減材加工法，這類CNC加工會產生材料廢料。不僅需負擔材料成本，還需耗費加工時間與能源，更遑論CNC機台的資本支出。複合材料零件僅需使用成型最終零件所需的材料，透過淨成型技術，材料浪費極少且後製工序最低。 金屬零件通常需透過硬體與機械加工特徵連接多個組件。在淨成型零件中，此類需求可被消除——零件整合能縮短組裝時間、精簡物料清單，並透過減少故障點實現更簡潔的設計。

透過我們的Xycomp® DLF®材料與製造技術，體驗Greene Tweed複雜形狀金屬替代解決方案。 我們能提供熱塑性碳纖維增強網狀/近網狀壓縮成型部件，其性能優於注塑成型塑料，並具備與現有金屬部件同等的應用表現。所有這些成果皆在可擴展製造規模的基礎上實現——這得益於格林特威德作為全方位服務合作夥伴的理念（涵蓋設計、有限元分析、測試、評估及並行工程），以及我們在整個製程中採用的製造自動化技術。

提升離心泵的效率與可靠性

在離心泵中，磨損材料用作旋轉部件與靜止部件之間的緩衝層。歷史上，這些組件均採用金屬材質。自2003年起，API 610標準已認可非金屬材料適用於此類應用的磨損材料。複合磨損部件的安裝動態間隙可比金屬部件更小。較小的動態間隙具有兩項顯著優勢：

• 首先，減小的間隙限制了工藝介質的再循環或逸散，從而提升設備的處理量或效率。
• 其次，間隙的減少會導致軸周圍的流體壓力增加，這種壓力產生了居中作用，既能穩定軸體又能降低系統振動，從而提升設備的可靠性。 

這些優勢為何重要？離心泵的設計旨在最佳條件下運作，包括設備內靜止元件與旋轉元件間形成流體潤滑膜。然而意外事故仍可能發生，導致潤滑不足。此類事故可能引發過度磨損、泵軸損壞、關鍵部件咬合，甚至造成軸與金屬磨損部件完全熔焊，導致泵體卡死。任何一種情況都可能減緩甚至中斷生產。

格林特威德耐磨複合材料具備卓越的摩擦與磨損特性，能在異常運轉期間維持泵體運作，並在極端情況下作為犧牲部件，有效降低泵體硬體損壞風險。旋轉部件與靜止部件間的適當動態間隙，是決定離心泵組件性能與使用壽命的關鍵因素。無論您需要乾轉防護、耐磨損或抗侵蝕材料，格林特威德皆能提供經實證的解決方案組合，滿足您的應用需求。

放射不顯影骨科手術器械：

每年有超過280萬人因受傷住院治療^[1]，且在2020年，意外事故（非故意傷害）已成為美國第四大死因，僅次於心臟病、癌症及COVID-19^[2]。 意外事故可能導致骨折，此類損傷歸類為骨科創傷（包含其他斷裂、撕裂、骨折等）。修復大骨（如股骨或骨盆）時，外科醫師會使用導引裝置來固定骨釘與螺絲。手術過程中，醫師需進行術中X光攝影（稱為透視檢查）。 美國疾病管制與預防中心將透視檢查定義為「透過X光在特定時間段內穿透人體，即時拍攝體內某部位動態影像的醫療程序」^[3]。

在使用導引器（包括切割導引器、鑽孔導引器、釘導引器）、牽開器、分離器、鉗子及其他器械時，若器械由金屬製成，會對透視檢查造成挑戰。尤其在創傷手術中，這些器械常處於視野範圍內，會阻擋外科醫師透過透視觀察創傷部位。這可能導致需額外進行透視檢查，或移動設備及/或患者，進而延長手術時間。

若器械採用可讓X光與透視影像穿透的材質製成，則該器械不會完全阻擋視野。此材質特性稱為「透射性」，對部分器械而言至關重要。若手術導板具備透射性且無需在透視過程中移動，可有效縮短整體手術室作業時間。

設計採用透射性材料的器械可能相當困難。鋁等金屬無法承受導引裝置承受的力道。常見的注塑成型塑料材料無法透過高壓滅菌器進行蒸汽滅菌（這是手術器械最常用的滅菌方式）。 在蒸汽滅菌環境下能具備長效使用壽命的替代材料，唯有經精密加工的不鏽鋼器械與碳纖維強化PEEK複合材料（如Greene Tweed公司Orthtek®材料）。Greene Tweed可提供厚度達2.5英吋的板材形式，較厚的材料能為器械設計與製造提供更大彈性。該公司亦具備生產半成品組件及整合金屬硬體的終端器械之能力。

參考文獻：

[1] 美國疾病管制與預防中心傷害防治中心，非致命傷害數據，按處置方式劃分的非致命傷害分布，估計數值，2020年 -https://wisqars.cdc.gov/data/lcd/home

[2] 美國疾病管制與預防中心傷害防治中心，非致命傷害數據，十大死因，美國，估計數值，2020年 -https://wisqars.cdc.gov/data/lcd/home

[3] 美國疾病控制與預防中心，醫療輻射，透視檢查 -https://www.cdc.gov/nceh/radiation/fluoroscopy.html