“現(xiàn)在，我國已經(jīng)開發(fā)出了多種型號規(guī)格碳纖維復(fù)合材料。但把這些原材料制備成高端設(shè)備上使用的零部件，需要研發(fā)出更多面向復(fù)合材料零部件制造的自動化、數(shù)字化、智能化成形裝備，如鋪放設(shè)備、三維編制設(shè)備，其中有一些技術(shù)依然是目前亟須突破的短板。”在近日召開的復(fù)合材料技術(shù)與裝備發(fā)展國際高端論壇暨智能成形制造技術(shù)與裝備國際會議上，中國工程院院士、南京航空航天大學(xué)校長單忠德指出。
20世紀(jì)70年代起，我國開始了復(fù)合材料相關(guān)研究，并在基礎(chǔ)研究和實(shí)際應(yīng)用上取得了顯著的進(jìn)步和成果。但諸如纖維復(fù)合材料自動化編織裝備等依然存在“卡脖子”技術(shù)難題。
單忠德表示，“先進(jìn)復(fù)合材料制造技術(shù)與裝備是先進(jìn)制造的重要代表之一，一些大型碳纖維復(fù)合材料零部件的三維預(yù)制體還主要依靠人工和機(jī)械化、半自動化制造，三維編制復(fù)合材料構(gòu)件成形制造裝備在自動化、數(shù)字化、智能化上有很大發(fā)展空間，在基礎(chǔ)理論方法、關(guān)鍵工藝技術(shù)和系統(tǒng)裝備方面還需要創(chuàng)新攻關(guān)。”
中國科學(xué)院院士閆楚良指出，自動化生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成為復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的主要制造工藝，其中包括自動筋條鋪疊、自動鋪帶、自動鋪絲等，但我國復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制造技術(shù)相對落后。
“一代材料，一代工藝，一代裝備”是材料領(lǐng)域耳熟能詳?shù)囊痪湓挕Ｔ趶?fù)合材料應(yīng)用廣泛的航空航天領(lǐng)域，更需要從復(fù)合材料零部件制造到裝備研制的系列突破。
閆楚良表示，目前民用飛機(jī)上ARJ21支線客機(jī)的復(fù)合材料為5%，C919的復(fù)合材料用量達(dá)到12.5%。與發(fā)達(dá)國家相比，我國碳纖維及其復(fù)合材料目前在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用占比仍然偏小。
不僅如此，航空航天領(lǐng)域復(fù)合材料樹脂技術(shù)依然落后。“熱塑性樹脂復(fù)合材料適合于自動化生產(chǎn)，可以縮短生產(chǎn)周期并循環(huán)使用，國外已將高溫樹脂基復(fù)合材料用于飛機(jī)上的高溫部位，而國內(nèi)基本沒有看到應(yīng)用。”閆楚良說。
此外，閆楚良還指出，國內(nèi)復(fù)合材料廢料處理大多數(shù)采用粉碎再利用或直接焚燒的方式，大部分屬建材行業(yè)，航空航天領(lǐng)域沒有相應(yīng)的回收技術(shù)，而美國波音公司建立了復(fù)合材料循環(huán)利用工廠，已經(jīng)開始運(yùn)營。
在閆楚良看來，我國復(fù)合材料應(yīng)用不僅在設(shè)計理念、方法和手段上存在差距，在應(yīng)用規(guī)模與水平、材料基礎(chǔ)研究和配套、制造手段、工藝設(shè)備上也存在差距，但這種局面將隨著我國飛機(jī)設(shè)計水平的不斷提升發(fā)生重大改變。
如何才能更好地實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料技術(shù)與裝備的自主可控以及技術(shù)領(lǐng)先？單忠德表示，復(fù)合材料技術(shù)與裝備是國家重要的前沿研究領(lǐng)域，在航空航天、軌道交通、汽車等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊，市場需求量大。更好地實(shí)現(xiàn)先進(jìn)復(fù)合材料技術(shù)與裝備的自主可控，需要國家加大投入支持創(chuàng)新研發(fā)，匯聚高校、科研院所、企業(yè)等科研力量，構(gòu)建創(chuàng)新聯(lián)合體和創(chuàng)新共同體，進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)，從“點(diǎn)的突破”到“系統(tǒng)性攻關(guān)”，實(shí)現(xiàn)高性能、高質(zhì)量的高端成形制造裝備自主可控，未來走向引領(lǐng)性、更前沿的探索，進(jìn)一步提升國際競爭力。
“在深入研究復(fù)合材料技術(shù)體系的基礎(chǔ)上，要制定國家復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，建立復(fù)合材料發(fā)展智庫，定期發(fā)布國內(nèi)外先進(jìn)復(fù)合材料技術(shù)現(xiàn)狀與市場信息，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展護(hù)航。同時發(fā)揮行業(yè)協(xié)會與學(xué)會的信息、專家、技術(shù)平臺等優(yōu)勢，加強(qiáng)先進(jìn)復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)培訓(xùn)與職業(yè)提升教育，保證產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員的活力，發(fā)揮國家科研體制的優(yōu)勢，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)合，促進(jìn)先進(jìn)復(fù)合材料技術(shù)的協(xié)同創(chuàng)新。”閆楚良建議道。
來源：《中國科學(xué)報》
