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复合材料·扩大复合材料应用亟需智能化制造装备

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本文摘要:(由ai生成)

中国复合材料技术与装备发展国际高端论坛上,院士单忠德和闫楚良指出,中国碳纤维复合材料技术取得进步,但在自动化、数字化、智能化成形装备方面仍存在短板,尤其在航空航天领域应用占比较小,且面临技术封锁。为实现自主可控和技术领先,需国家加大投入,构建创新联合体,促进协同创新。同时,应建立产业发展智库,加强产业技术培训,推动产业健康发展。会议聚集了27位院士和多国专家,共商复合材料技术与智能成形制造技术的未来。

“现在我国已经开发出了多种型号规格的碳纤维复合材料,甚至部分实现了低成本的国产化。但是,要把这些碳纤维原材料制备成高端设备上使用的零部件,需要研发出更多的面向复合材料零部件制造的自动化数字化智能化的成形装备,如自动化数字化铺放设备、自动化数字化三维编制设备,这类设备一些依然是目前需要国内急需突破的短板技术。”在近日召开的复合材料技术与装备发展国际高端论坛暨智能成形制造技术与装备国际会议上,中国工程院院士、南京航空航天大学校长单忠德指出。
20世纪70年代起,国内开始了复合材料的相关研究,并在基础研究和实际应用研究方面取得了显著的进步和成果。但在国际上,诸如纤维复合材料自动化编织装备等依然对我国实行了技术封锁。
“先进复合材料制造技术与装备是先进制造的重要代表之一,一些大型碳纤维复合材料零部件的三维预制体还主要依靠人工和机械化、半自动化制造,三维编制复合材料构件成形制造装备在自动化、数字化、智能化上有很大发展空间,在基础理论方法、关键工艺技术和系统装备方面还需要创新攻关。”单忠德表示。
中国科学院院士闫楚良指出,自动化生产技术已经成为复合材料结构的主要制造工艺,其中包括自动筋条铺叠、自动铺带、自动铺丝等,但我国在复合材料结构制造技术相对落后。
“一代材料,一代工艺,一代装备”,这是材料领域耳熟能详的一句话。在复合材料应用广泛的航空航天领域,更需要复合材料零部件制造到装备研制的系列突破。
闫楚良表示,目前民用飞机上ARJ21支线客机的复合材料为5%,C919复合材料用量达到12.5%,相比发达国家,我国碳纤维及其复合材料目前在航空航天领域的应用占比仍然偏小。
不仅如此,航空航天领域复合材料树脂技术依然落后,“热塑性树脂复合材料适合于自动化生产,可以缩短生产周期,并可以循环使用,国外已将高温树脂基复合材料用于飞机上的高温部位,而国内基本没有看到应用”。闫楚良说。
此外,闫楚良还指出国内复合材料废料大多数采用粉碎再利用或直接焚烧处理,大部分由建材行业控制,航空航天产业没有相应的回收技术,而美国波音公司建立了复合材料循环利用工厂,已经开始运营。
在闫楚良看来,我国复合材料的应用不仅是设计理念、设计方法和手段上的差距,还有应用规模与水平的差距、材料基础研究和配套、制造手段、工艺设备的差距,但这种局面将随着我国飞机设计水平不断提升还会发生重大改变。
如何才能更好地实现复合材料技术与装备的自主可控以及技术领先?单忠德表示,复合材料技术与装备是国家重要的前沿研究领域,在航空航天、轨道交通、汽车等领域应用前景广阔,市场需求量大。要想实现更好实现先进复合材料技术与装备的自主可控,更需要国家加大投入支持创新研发,汇聚高校、科研院所、企业等科研力量,构建创新联合体和创新共同体进行联合攻关,从“点的突破”到“系统性攻关”,实现高性能、高质量的高端成形制造装备自主可控,未来进一步能够提升国际竞争力,走向引领性的、更前沿的探索。
“在深入研究复合材料技术体系的基础上,要制定国家复合材料产业发展政策,建立复合材料发展智库,定期发布国内外先进复合材料技术现状与市场信息,为相关产业健康发展护航。同时发挥行业协会与学会的信息、专家、技术平台等优势,加强先进复合材料产业技术培训与职业提升教育,保证产业从业人员的活力,发挥国家科研体制的优势,加强产业联合,促进先进复合材料技术的协同创新。”闫楚良说。
据了解,复合材料技术与装备发展国际高端论坛暨智能成形制造技术与装备国际会议由中国工程院主办,中国工程院机械与运载工程学部、南京航空航天大学等单位承办,旨在针对国家前沿重点、难点与热点问题,为相关领域的中外顶级专家搭建高水平、高层次的交流平台,以期通过研讨,进一步认识和把握工程科技发展的方向,引领未来工程科技的发展。本次会议共有27位院士以及来自7个国家的专家学者共同探讨航空航天、轨道交通等领域,对复合材料技术与装备、智能成形制造技术与装备新的需求,交流最新研究成果和进展。
来源:科学网

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来源:碳纤维生产技术
复合材料航空航天轨道交通汽车理论材料控制工厂
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首次发布时间:2024-06-18
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碳纤维生产技术
助力国内碳纤维行业发展
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市场分析·碳纤维:当前氢能装备制造的“最大瓶颈”

本文摘要:(由ai生成)全球大宗商品价格上涨影响碳纤维成本,中国储氢瓶用碳纤维供应紧张,价格上涨10%-20%。技术垄断和疫情影响国外交付能力,国内需求增大。国内碳纤维产能增长,但面临技术壁垒和品质控制问题。碳纤维国产化进程加速,上海石化等企业进入碳纤维领域,预计未来几年供应紧缺将缓解,价格有望下降。“今年以来,全球大宗商品价格上涨趋势明显,压力容器用碳纤维也不例外。与去年同期相比,今年进口压力容器用碳纤维价格已上涨了10%-20%左右,国内储氢瓶生产成本已有所提高。”一位不愿具名的业内人士告诉记者。据多位受访者介绍,近日,国内储氢瓶用碳纤维供应再度出现紧张。当前正值全国各地纷纷布局氢燃料电池汽车,车载储氢瓶需求火爆。碳纤维作为长期“堵点”,氢能行业应如何破局?进口碳纤维价格上浮在目前主流氢燃料电池车中,氢燃料大多以35兆帕或70兆帕的工作压力储存于储氢瓶中。碳纤维缠绕复合材料作为储氢瓶的内胆,是氢气储运领域必不可少的关键部件。然而,据记者了解,压力容器用碳纤维技术多年来始终由日本、美国、韩国等国垄断。“虽然近几年我国国产碳纤维产能明显增长,与三四年前相比,进口碳纤维价格也出现了一定程度的下降,然而今年以来,受到新冠肺炎疫情影响,国外碳纤维生产和交付能力跟不上,同时全球各国也加大了氢能行业布局,推高了整体需求,导致今年进口碳纤维价格出现明显上涨。”一位不愿具名的氢能制造业内人士告诉记者。“目前多家储氢瓶制造商都感受到了供应紧缺的压力,这对出货情况肯定会造成不利影响。”据了解,我国储氢瓶使用的碳纤维约有一半由国外厂商供应,日本东丽、日本东邦、韩国SK等化工产品厂商均是我国市场的主要供应商。其中,日韩企业占据我国进口储氢瓶用碳纤维70%以上的市场份额。据一位资深氢能业内人士透露,近期日本东丽方面减少了对国内市场的碳纤维供应,采购企业正面临断供风险。碳纤维是目前“最大瓶颈”据记者不完全统计,今年以来,我国已有11个省份宣布将在“十四五”期间大力推动氢能产业发展,另外也有十多个城市将氢燃料汽车纳入未来规划,氢能市场需求即将爆发。根据华泰证券最新发布的预测, 在2021年至2050年期间,我国储氢瓶市场规模有望达到3234亿元;受到氢能重卡等领域的需求推动,未来我国很可能成为全球最大的车载储氢瓶市场。多位业内人士向记者表示,面对即将爆发的车载储氢瓶市场需求,碳纤维已经成为了目前氢能装备制造业的“最大瓶颈”。上述不愿具名业内人士指出,从目前国内高压储氢瓶市场供应来看,制造厂家的产能布局已远超过需求。“北京天海、国富氢能、科泰克、沈阳斯林达、成都中材科技、中集能源等制造商均已开辟了成熟的储氢瓶产线。然而,50%依赖进口的碳纤维却成为了阻碍产能发挥的‘绊脚石’。”“一方面,尽管国内生产碳纤维的厂家很多,但不是所有厂家都能供货给储氢瓶,高压容器用碳纤维需要特定的机械性能,技术壁垒相对较高。同时,国内碳纤维生产厂家没有预料到氢能产业的爆发,从产能上看尚不足以满足需求。另一方面,国产碳纤维的品质控制仍存在问题,国产碳纤维产品质量仍不稳定。在高压容器用储氢瓶制造过程中,制造厂商本身需要满足严格的安全要求,材料生产以及制造工艺都有较大的难度,这也都为我国本土碳纤维生产商带来了挑战。”某氢能研究专家告诉记者。碳纤维国产化已在提速记者了解到,目前车载储氢瓶中的主流产品仍是35兆帕三型瓶以及35兆帕四型瓶,同时容量更大、性能更优的70兆帕四型瓶也进入了各大生产厂商的研发计划之中。业界普遍认为,随着高压储氢瓶的更新换代,碳纤维用量预计将进一步上涨。“除了碳纤维本身的性能外,影响碳纤维增强复合材料的性能还有胶和树脂的配方,并且涉及到复杂的生产过程和固化工艺。但近年来,国内碳纤维行业发展十分迅速,与美、日等国的差距已在不断缩小。”上述业内人士告诉记者,“在庞大的市场需求面前,目前已有越来越多制造商进入碳纤维这一领域,部分现有的碳纤维厂商也开始了转型,预计未来一至两年内我国碳纤维供应紧缺的情况将有所缓解。”记者了解到,目前上海石化、中复神鹰等制造企业已开启碳纤维国产化的进程。今年6月4日,中国石化所属上海石化全资注册成立上海金山石化碳纤维有限责任公司,正式进入碳纤维新材料、下游复合材料等领域。“尽管今年碳纤维以至于储氢瓶成本略有回升,对于未来高压储氢瓶降本空间,业界仍持有乐观态度。一旦有市场需求,通过三至五年的时间,到‘十四五末’预计碳纤维价格能下降40%左右。”上述业内人士表示。来源:中国能源报特别声明:公 众号部分文章和图片来源于网络,发布的目的在于传递更多信息及分享,并不代表本公 众号赞同其观点和对其真实性负责,也不构成任何其他建议。版权归原作者所有,任何组织或个人对文章版权或内容的准确性存在疑议,请第一时间联系我们,我们会及时修改或删除。广告免责声明:为了公 众号稳定发展,本公众 号会不定时承接行业广告、产品推广、会议培训推广等广告展示方式有文章前/中/后以图片形式展示、软文展示、产品链接展示等。本公 众号只提供发布平台,对广告内容的真实性或有效性不做评价,请自行判别。所有广告内容及相关事项与本公 众号无关,特此声明。来源:碳纤维生产技术

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