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 ，利用我们的 Xycomp® DLF® 材料和制造能力，实现复杂形状金属的替代。我们可以提供热塑性碳纤维增强型网状/近网状压缩成型部件，与注塑成型塑料相比，其性能更高，应用性能与现有金属相同。格瑞特維作为非金属解决方案合作开发的全方位服务合作伙伴（包括设计、有限元分析、测试、评估和并行工程），以及我们在整个过程中对制造自动化的应用，使我们能够扩大制造规模。

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 耐磨复合材料具有优异的摩擦和磨损特性，可在此类事件中继续工作，在极端情况下，可作为牺牲部件，减轻泵硬件损坏的风险。旋转部件和固定部件之间适当的动态间隙是影响离心泵部件性能和寿命的关键因素。无论是选择干运转材料、耐磨材料还是抗侵蚀材料，格瑞特維 都能为您的应用提供经过验证的解决方案组合。

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。

使用放射性材料设计仪器可能很困难。铝等金属无法承受施加在这些导轨上的力。典型的注塑塑料材料无法通过高压灭菌器进行蒸汽灭菌（手术器械最常见的灭菌方法）。除了机械加工的不锈钢器械外，唯一能在蒸汽灭菌中长期使用的材料是碳纤维增强 PEEK 复合材料，如 Greene Tweeds Orthtek® 材料。格瑞特維 可以提供这种材料的板材，厚度可达 2.5"。更厚的材料使器械设计和制造具有更大的灵活性。格瑞特維 也有能力制造半成品部件和含有金属硬件的最终器械。

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