几十年来，各种类型的金属一直是大多数行业的首选材料。在许多应用中，塑料正在迅速取代金属，只有那些由于性能限制而无法转换为塑料的材料才普遍保留了金属。有一个材料类别结合了金属的强度和塑料的优点。这个类别是复合材料，我们将探讨三个具体领域：航空航天，以及其他行业的两个应用，其中热塑性复合材料正在取代金属的高性能应用。

1. 热塑性复合材料用于移动平台上复杂形状的金属替代。
2. 用于提高工业加工设备效率的热塑复合材料。
3. 在骨科手术中提供放射状的手术器械的热塑性复合材料。

复杂形状的金属替代物的重量减轻，以利于移动

一些处于前沿的移动平台包括商用飞机、城市空中移动（UAM）、无人机和移动机器人（如四足机器人）。这些平台受益于减重、复杂形状的可扩展制造、腐蚀缓解和部件整合。这些好处可以通过高性能的复合材料，结合生产组件的知识和经验来实现。

大多数生产型金属部件的制造都需要采用减法，在数控操作中出现材料浪费。材料和加工的时间/能源都是有成本的。更不用说数控机床的资本成本了。复合材料部件只使用最终部件成型所需的材料，而且采用净成型技术，材料浪费非常少，后期处理也最少。对于金属部件，通常需要有多个部件与硬件和机械加工的特征相连接。这些都可以在网状模塑部件中消除，部件的整合可以带来更快的装配时间，更小的BOM，以及更简单的设计，更少的故障点。

格瑞特維 DLF®材料及制造能力格瑞特維 复杂形状金属部件的替代。我们可提供热塑性碳纤维增强净成形/近净成形压缩成型部件，其性能优于注塑成型塑料，且应用性能与现有金属材料相当。 在实现这一切的同时，我们还能通过格瑞特維协作式非金属解决方案开发（包括设计、有限元分析、测试、评估和并行工程）的全方位服务合作伙伴的模式，以及在整个过程中采用制造自动化技术，实现生产规模的扩大。

提高离心泵的效率和可靠性

在离心泵中，耐磨材料被用作旋转和静止部件之间的缓冲器。历史上，这些部件都是金属性质的。自2003年以来，非金属材料已被API标准610认可为适用于此类应用的耐磨材料。与金属部件相比，复合耐磨部件可以以较小的动态间隙进行安装。较小的动态间隙有两个明显的优势。

• 首先，减少的间隙限制了工艺介质的再循环或逃逸，从而提高了设备的产量或效率。
• 其次，减少的间隙在轴周围产生更大的流体压力，具有稳定轴和减少系统振动的定心作用，从而提高设备的可靠性。 

为什么这些优势很重要？好吧，离心泵被设计成在最佳条件下运行，包括在设备内的固定和旋转元件之间形成流体膜。然而，计划外的事故确实发生了，导致润滑水平低。这些事故可能导致过度磨损、泵轴损坏、关键部件咬合，甚至轴和金属磨损部件的焊接使泵完全卡住。这些结果中的任何一个都可能减缓甚至停止生产。

格瑞特維 复合材料具有优异的摩擦和耐磨性能，能够在此类工况下保持完好，并在极端情况下作为牺牲件，从而降低泵体硬件受损的风险。旋转部件与静止部件之间的适当动态间隙，是决定离心泵部件性能和使用寿命的关键因素。无论您是为干运转、耐磨还是耐冲蚀需求选择材料格瑞特維 经过验证的解决方案组合，可满足您的应用需求。

用于骨科手术的放射状手术器械：

每年有超过280万人因伤住院^[1]，2020年事故（意外伤害）是美国第四大死因，仅次于心脏病、癌症和COVID-19^[2]。事故可能导致骨折，这将被归类为骨科创伤（在其他断裂、撕裂、骨折等中）。当修复大的骨头（如股骨或骨盆）时，外科医生将使用一个指南，用于设置和固定骨头的钉子和螺钉。在这些手术中，外科医生将需要进行手术间的X射线检查（称为透视）。疾病预防控制中心将透视定义为 "一种医疗程序，通过在一段时间内将X射线穿过身体，对身体某个部位的运动进行实时录像"^[3]。

当涉及到导板（可以包括切割导板、钻头导板、钉子导板）、牵引器、分离器、镊子和其他器械时，当器械是由金属制成时，透视会有挑战。特别是对于那些在创伤手术中经常进入视野的器械。这些器械在透视时阻挡了外科医生对创伤部位的观察。这可能导致额外的透视和移动设备和/或病人，从而导致手术时间延长。

如果仪器是由X射线和透视仪通过的材料制成，那么仪器就不会完全阻挡视线。这种材料的特性被称为辐射性，对于某些器械来说，它是至关重要的。如果手术导板是放射状的，并且在透视时不需要移动，这可以帮助减少在手术室里的总体时间。

使用透射性材料设计器械可能颇具挑战。像铝这样的金属无法承受这些导管所承受的力。典型的注塑塑料材料无法通过高压灭菌器进行蒸汽灭菌（这是外科器械最常见的灭菌方式）。 在蒸汽灭菌环境下，能够像机加工不锈钢器械一样拥有长久使用寿命的唯一替代材料，是碳纤维增强PEEK复合材料，例如格瑞特維 （Greene Tweeds）的Orthtek®材料。格瑞特維 提供厚度达2.5英寸的板材。较厚的材料为器械的设计和制造提供了更大的灵活性。格瑞特維 具备制造半成品组件以及集成金属配件的最终器械的能力。

参考文献。

[1] 疾病预防控制中心伤害中心，非致命性伤害数据，非致命性伤害分布的处置，估计数量，2020 -https://wisqars.cdc.gov/data/lcd/home

[2] 疾病预防控制中心伤害中心，非致命性伤害数据，10个主要死亡原因，美国，估计数量，2020 -https://wisqars.cdc.gov/data/lcd/home

[3] 疾病预防控制中心，医疗保健中的辐射，透视检查 -https://www.cdc.gov/nceh/radiation/fluoroscopy.html