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复材七点半:南京玻纤院首届发展大会召开

复材七点半:南京玻纤院首届发展大会召开
2019-06-17 15:19:14 只对你有意265

1)泰斯金普:为复合材料行业提供定制化的缠绕解决方案

日前,CIM杂志对英国复合材料设备制造商Cygnet Texkimp总经理Luke Vardy进行了专访。采访集中讨论了Cygnet Texkimp公司在定制化缠绕设备方面的经验,采访文字经过整理如下:

纤维缠绕最早开发于20世纪40年代末,是最原始的复合材料制造工艺之一,通常用于制造轻质、高性能的结构件,如压力容器、管道、船的桅杆和天线杆等等。

近年来,随着市场对于缠绕速度、性价比、生产规模和结构复杂性的要求越来越高,人们对这一工艺及其所能开发产品的兴趣不断增加。纤维缠绕有很多应用,但如果要将其作为一种可行的制造方法,特别是应用到规模化的汽车工业中,必须要做到更快和更精确。

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传统的纤维缠绕是将纤维在张力作用下缠绕在旋转的芯轴上以获取所需形态。一般是先用树脂将纤维浸润,然后立即将其缠到芯轴上,但现在越来越多的机器也可直接缠绕预浸窄带、单丝预浸带或干态纤维。将这一工艺与机器人技术相结合,也使其能更灵活地制造不同尺寸和形状的构件,包括小型飞机翼梁和机身、汽车轮毂、防撞护栏和风力发电机组。

芯轴本身是一个重要的考量因素。它可以被继续保留部件内,比如留在汽车部件里帮助抵抗冲击;也可以在生产完成后将其抽出,比如在制造桅杆时。

三年前,泰斯金普与曼彻斯特大学合作进行了一个大型研究项目,开发了一系列技术,利用机器人技术和自动化技术突破了纤维缠绕所能达到的极限,从而提高生产速度、张力和精度。

在这项工作中开发的第一个技术是三维(3D)缠绕设备:一种基于9轴机器人缠绕概念的缠绕设备,由Prasad Potluri教授首先开发,旨在生产截面和形状不同的复杂零件。这台高速多头设备将旋转和纤维喂入结合在一个机械装置上,该机械装置围绕在一个静态芯轴上自动移动,并在此过程中进行缠绕。多个工作头或锭位(每一个带一卷筒纱)安装在一个旋转环上。环的大小及其所安装工作头的数量是可扩展的,且取决于所生产构件的尺寸。该设备可以容纳多达16个筒纱,这意味着它可以缠绕各种构件,从航空航天燃料管道到汽车防撞梁,到氢燃料电池和油气管道,再到风力涡轮机组叶片和飞机机身。通过安装多个喂纱机构,还可以对通常相对缓慢的工艺进行提速。该设备能够以1千克/分钟的速度缠绕碳纤维,这意味着它可以在几分钟内缠绕一个飞机翼梁。

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三维缠绕设备的一个关键特征是它能够以更高的精度来处理更加复杂和弯曲形状的构件。开发它的灵感来自于航空飞行器的进气管,它是一个复杂的弯曲部件,长度约为3米,其一端大而圆,另一端则过渡到较小的方形。三维缠绕设备可以匹配这种复杂性,相比固定式缠绕机,移动式缠绕可以提供更多的自由度。

公司最初认为三维缠绕设备更像是编织机,因为它配有旋转筒纱的大型转环让人想起了编织技术。但后来发现,可以生产出一种比编织材料更强、剪切力更小的非卷曲材料。

泰斯金普为开发三维缠绕设备所做的工作范围非常广泛,使其拥有了大量的知识储备,从而能进一步开发出另外两种不太复杂但对市场同样有用的纤维缠绕设备。

其中一款是机器人纤维缠绕机,它保留了传统的纤维缠绕架构,即芯轴旋转,但其位置固定,喂纱装置位于机械臂上,可使纤维能从多个运动轴向喂入。两者都可将驱动式纱架结合到机器人上,这样可让每个锭位或轴向的张力单独调整,以控制纱线喂入,保证成品的精度和一致性。这也意味着每次喂纱的速度可以改变,以提供更高的分辨率来处理更小尺度的特征或复杂的几何构造。

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另一项技术于2019年推出,是一种四轴缠绕机。这台机器适用于更广阔的市场,但仍保留了公司的技术专长,包括优化的几何结构、减少的接触点数和正确的表面处理方式。

公司现在的研发重点是将纤维缠绕设备与产品库中的其他设备相结合,进一步扩展这项技术的功能。公司使用了纤维退绕纱架、自动装卸、树脂混合、数据记录和视频质量检查技术,以消除纤维损坏的可能性,实现全工序的可追溯性,达到工业4.0标准。

公司已经在生产高速预浸和分切设备,并能够将这些技术与自身的纤维缠绕技术整合在一起。同时也已经开始为客户提供纤维缠绕的试机服务,所使用的热塑预浸带是在公司研发中心的热塑性实验线上生产的。这将使客户能够制造在高温下工作的复杂部件,使之更适用于航空航天方面的应用。

事实证明,泰斯金普在研发方面的长期投入是其在全球市场上有效竞争的优势所在。邀请客户到公司先进的展厅和开发中心试用公司的设备,可以与客户之间建立一种信任和可持续的合作关系,并持续推动这一高水平的产品密集开发。

2)Gordon Murray Automotive设计复合材料超级跑车

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Gordon Murray Automotive(英国萨里)是车辆设计和工程公司Gordon Murray Design的姐妹公司,已经公布了其首款车型T.50超级跑车的细节。作为Murray设计的迈凯轮F1的继承者,T.50采用碳纤维复合材料底盘和车身设计,据说是最轻的超级跑车。

T.50的全面生产和客户交付定于2022年初  。由Gordon Murray Design执行的工程规划以及新车的内部和外部造型。它将由Gordon Murray Automotive在其位于英国萨里的新工厂生产。主要部件将是定制和英国采购,包括动力总成,车身和底盘。

该公司表示,生产世界上最轻,最以驾驶员为中心的超级跑车的关键是使用先进的碳纤维工程,以及减少每个部件重量的致命因素。 “这是实现增强性能和动力的关键,并将超级跑车重新聚焦于驾驶员和驾驶的快感,”Gordon Murray Group董事长Gordon Murray CBE教授说。

整个T.50设计融合了复合材料,包括由手工夹层板碳纤维单体壳,碳纤维复合车身板和碳陶瓷制动器制成的底盘。

据报道,T.50超级跑车重980公斤,比普通超级跑车轻约三分之一。 外部比例也非常紧凑 - 小于保时捷911的长度仅为4,380毫米长和1,850毫米宽 - 以优化操控性,同时仍允许空间舒适地容纳三名乘客和行李箱。

3)荷兰皇家航空公司研发V形飞行器展望航空业未来

荷兰皇家航空公司(KLM)正在研发V形飞行器Flying-V,这种V形飞行器最初的想法来自柏林工业大学学生Justus Benad进行的关于提高商用客机效率方法的研究论文。与空客A350-900参考飞机相比,Flying-V预计可以将起飞阻力降低10%,重量降低2%,更安静,并从简单的配置中受益。

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关于这一概念的工作继续得到改进和重新设计。V形设计将机舱、货舱和油箱集成到每个机翼结构中,翼展与空客A350相匹配,但总体上更短。这意味着Flying-V可以利用现有的机场基础设施,携带与A350相同数量的乘客,并运送相同数量的货物。

代尔夫特理工大学认为,空气动力学的外形和减轻的重量可以使其比空客A350-900节省20%的燃料。Flying-V概念飞机长55米(180英尺),高17米(55英尺),翼展65米(213英尺)。它可以容纳314名乘客和160立方米的货物。它将由节能的涡扇发动机推动,采用航空煤油,但未来可能采用更环保的推进系统。

该项目处于早期开发阶段时采用了无线电控制模型,荷兰皇家航空公司最近与与代尔夫特理工大学签订了合作协议,以进一步研究这一概念。研究人员目前正在研究一种飞行规模的原型机,用于测试设计在低速飞行时的稳定性和可靠性。作为庆祝航空公司成立100周年活动的一部分,荷兰皇家航空公司将于10月在阿姆斯特丹史基浦机场举行的KLM体验日上正式推出该型号,并展示Flying-V内饰的全尺寸部件。

4)保时捷创新的生物基复合材料量产部件

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采用传统的RTM系统实现了天然纤维增强塑料车门部件的量产

小批量生产的赛车,展示了可再生资源凭借其特有的属性而在门和后翼的轻量化结构中应用的巨大潜力。

保时捷在其赛车中用天然纤维代替碳纤维作为增强材料,由此而体现了应用与选材之间的关系。

车门作为一种车身部件,以及后翼作为一种动态加载部件,显示了天然纤维所能实现的不同负载情况。

这些天然纤维复合材料制成的部件,与采用碳纤维增强塑料制成的部件具有几乎一样的重量。

为了实现这一目的,保时捷调整了模具的几何形状并利用了可再生原材料的特性。

轻木被成功地用作门扇的三明治芯材。

采用低于25%的天然纤维含量所获得的弯曲刚度,与采用碳纤维增强塑料制成的可比部件的弯曲刚度相似。

对于后翼,采用晶格结构(PowerRips)代替芯材,节省了铺层,而且使其在使用过程中仍然可以收集大约300kg的高载荷。

车门采用树脂传递模塑成型工艺进行生产,后翼采用一种热压罐工艺进行生产。

天然纤维所带来的优势是:

1.可持续的赛车部件;

2.采用传统的RTM系统实现了天然纤维增强塑料汽车部件的量产;

3.比碳纤维增强塑料更易于回收。

虽然天然纤维存在性能的自然变化,但通过调整工艺和修改模具,使得在量产工艺中加工天然纤维成为可能。

比如,在RTM工艺中成功地应对了无缝隙轻木作为芯材带来的挑战。

采用传统的量产工艺,这些部件已实现了700辆汽车的小批量生产,显示了天然纤维增强塑料的应用潜力。

5)南京玻纤院首届发展大会召开

6月5日,以“科技引领,创新图强”为主题的南京玻纤院发展大会在南京召开。中国航发商用航空发动机有限责任公司总经理冯锦璋,中航复合材料有限责任公司副总经理田铁兵,航天703所所长助理谢浔,清华大学环境学院教授、博导李俊华,江苏省复合材料学会总工程师王珏等,以及产业链相关的知名企业、科研院所等行业大咖与会,从国际视角、产业创新、未来发展等多个维度,对产业发展新生态、未来商业新模式、战略投资新机遇等进行深度读解与交流。

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南京玻纤院党委书记郭伟主持上午主题大会,他表示,召开南京玻纤院发展大会的主要目的是把科技创新摆在更加重要的位置,深入实施创新驱动发展战略,凝聚各方智慧,汇聚各方力量,结合南京玻纤院的实际,加快产业发展、创新孵化、行业服务“三大平台”建设,深入推进做大膜材料产业、做强宇航材料产业、做优创新孵化平台、持续探索行业服务的“三做一探索”业务战略,向建设成为“具有核心竞争力、重要影响力、强大凝聚力的一流转制院所”目标奋力迈进。

南京玻纤院董事长赵谦做了题为《不忘初心 牢记使命 以创新驱动院高质量发展》的主旨报告。与大家分享了南京玻纤院的发展历程及为中国玻纤工业发展及国防事业作出的贡献。总结了南京玻纤院创新发展体会:一是牢记初心,不忘“国家更安全、行业更进步、生活更美好”使命;二是充分发挥研发、设计、制造、评价四位一体综合优势;三是创新开拓,与时俱进,业务架构随着产业发展不断调整优化。赵谦强调南京玻纤院未来将践行“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念,加大广度与深度方向的业务探索力度,向全衍生业务方向发展,同时从资本、产业链、商业模式等维度提前进行战略布局。他希望通过发展大会平台,搭建桥梁,打破圈层,助力中国新材料产业的发展,逐梦新时代。

中国航发商用航空发动机有限责任公司总经理冯锦璋作了《商用航空发动机发展历程与高性能纤维复合材料应用》开题演讲。清华大学环境学院教授李俊华的《建材行业绿色发展,助力蓝天保卫战》报告,南京玻纤院质检中心主任王佳庆的《以标准化引领产业发展》报告,海尔集团好品海智工业服务平合资深顾问、无锡睿诚和创自动化有限公司合伙人董海滨在《大数据应用工业4.0与智能制造》报告。

下午分论坛环节以产业链为主线作为技术研讨会主题,集中展现了高性能纤维、滤纸领域产品与技术的生态全景,与会嘉宾围绕“高性能纤维预制体新技术、新产品的研究现状及未来发展展望”和“高性能玻纤滤纸研究与发展”两大专题,展开了建设性的讨论。

院党政领导班子、助理、总监,相关实体单位领导,科研骨干及一线技术人员代表;院创新中心代表;院相关职能部门代表等参加会议。

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