可隆Spaceworks将Towpreg从储氢压力容器拓展至航天领域

碳纤维复合材料进入航天和国防领域，不仅需要高性能纤维，作为中间材料的Towpreg以及与其配套的纤维缠绕工艺同样重要。

韩国Kolon Group旗下先进复合材料解决方案企业Kolon Spaceworks正在扩大其自主开发Towpreg的应用范围。继应用于氢能汽车储氢压力容器之后，该材料目前已经进入航天运载器相关项目。

Kolon Spaceworks宣布，公司已为多用途亚轨道火箭Sebit供应采用Towpreg制造的复合材料压力容器。Sebit计划于巴西阿尔坎塔拉航天中心发射。

与此同时，公司还将为计划于11月发射的小型卫星运载火箭Hanbit-Nano供应压力容器、燃烧室内衬等核心部件。

这意味着Kolon Spaceworks正在把Towpreg的应用从氢能交通进一步延伸到航天领域。

Towpreg是什么？

Towpreg是一种将连续纤维束预先浸渍树脂后形成的复合材料中间材料。

在Kolon Spaceworks的Towpreg中，增强材料为碳纤维，纤维预先与树脂结合，再用于后续复合材料部件制造。

Towpreg与纤维缠绕（filament winding）工艺具有直接联系。

在纤维缠绕过程中，Towpreg可以按照设计的缠绕路径铺放到芯模或内胆表面，通过连续缠绕逐步形成复合材料承载结构。

根据Kolon Spaceworks提供的信息，这类材料可以用于氢气储存压力容器、压缩天然气（CNG）燃料罐，也可以应用于航天运载器发动机壳体、压力容器以及制导武器结构等复合材料部件。

因此，Towpreg并不是最终零部件，而是连接碳纤维、树脂体系与纤维缠绕成型的重要中间材料。

为什么Towpreg的质量一致性非常重要？

压力容器以及航天、国防复合材料部件需要面对较为严苛的工作环境。

Kolon Spaceworks提到的应用环境包括高压、高温和振动。

在这种情况下，Towpreg不仅需要满足材料性能要求，还需要保持稳定的质量一致性。

对于纤维缠绕制造而言，最终零部件由大量连续纤维按照设计路径逐步形成。如果中间材料本身存在明显的不稳定性，就可能进一步影响后续制造过程以及最终结构。

因此，Kolon Spaceworks将精确的材料设计和均匀的质量控制视为Towpreg技术的重要部分。

公司表示，由于相关技术门槛较高，该市场长期以来主要由少数海外企业占据。为了建立韩国国内稳定的供应体系，Kolon Spaceworks从2018年开始进行Towpreg自主开发，并表示目前已经实现相关技术自主化。

Towpreg首先进入氢能汽车储氢压力容器

在进入航天项目之前，Kolon Spaceworks已经将Towpreg应用于氢能交通领域。

该材料被用于Tata Daewoo Mobility氢能卡车储氢压力容器的批量生产。

这一阶段对于材料开发具有实际意义，因为批量生产能够持续积累制造和质量数据。

Kolon Spaceworks表示，公司根据量产过程中获得的数据持续改进Towpreg产品，并称其部分关键指标已经达到或超过全球主要竞争产品。

不过，现有资料没有给出具体Towpreg型号、拉伸性能、树脂含量、纤维体积分数或与其他供应商进行比较的详细测试数据，因此目前不宜进一步对其性能差异进行定量判断。

从储氢瓶走向航天运载器

Towpreg从氢能卡车进入航天领域，并不是Kolon Spaceworks第一次参与运载火箭项目。

2023年，公司已经为韩国民营航天企业Innospace的Hanbit-TLV试验运载器供应核心部件，并通过相关项目推进Towpreg在航天结构中的应用。

此次Sebit和Hanbit-Nano项目延续了这一发展路径。

其中，Sebit使用了采用Towpreg制造的复合材料压力容器；Hanbit-Nano项目则进一步涉及压力容器和燃烧室内衬等部件。

从材料应用路线来看，Towpreg在这些项目中的共同点是与高性能复合材料结构制造结合，而纤维缠绕则是其中重要的成型方式。

对于Kolon Spaceworks来说，这也形成了一条从材料开发到实际部件应用的发展路线：

Towpreg材料开发 → 纤维缠绕制造 → 氢气储存压力容器 → 航天运载器复合材料部件。

从材料延伸到设计、成型和最终部件

Kolon Spaceworks接下来还计划进一步进入国防市场。

公司表示，目前已经完成Towpreg国防应用的内部研发工作，并计划依靠从材料开发、设计、成型一直到最终零部件制造的综合能力，拓展先进国防领域。

这一点值得关注，因为对于高性能复合材料而言，仅拥有一种中间材料并不意味着已经具备完整的零部件制造能力。

材料性能需要与结构设计和成型工艺相匹配，最终还需要转化为能够满足应用要求的实际部件。

Kolon Spaceworks目前希望建立的正是这种纵向整合能力：不只是供应Towpreg，而是将材料、设计、成型以及最终复合材料部件制造连接起来。

Towpreg正在从氢能交通走向航天与国防

从Kolon Spaceworks目前公布的发展路径来看，其Towpreg应用已经跨越了几个不同市场。

最初的重点之一是氢能汽车储氢压力容器，通过批量生产积累材料和制造数据；随后进入Hanbit-TLV试验运载器项目；目前又进一步应用于Sebit和Hanbit-Nano相关复合材料部件。

下一步则是国防应用。

这些应用虽然最终产品不同，但背后存在共同的制造基础——连续碳纤维、预浸树脂体系以及纤维缠绕制造。

因此，这次项目值得关注的不只是韩国企业又开发了一种碳纤维材料，而是Towpreg正在从一种复合材料中间材料，逐步进入储氢压力容器、航天运载器和国防结构的实际制造体系。

对于高性能Towpreg来说，真正的竞争力最终也不仅取决于单项材料参数，还取决于材料质量能否保持稳定，以及能否与设计、纤维缠绕和最终部件制造形成完整的技术链条。