2015 復(fù)合材料創(chuàng)新應(yīng)用高峰論壇回顧

寂靜天花板

據(jù)有關(guān)資料顯示，全球范圍內(nèi)產(chǎn)業(yè)用復(fù)合材料將以年均6% 的增速發(fā)展，而亞洲則以每年兩位數(shù)增長，亞洲地區(qū)復(fù)合材料的用量占全球比例將從目前的36% 增長到2015年的46%。亞洲已經(jīng)成為全球復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快地區(qū)，而中國市場在這一發(fā)展過程中將起到中流砥柱的作用。

1 z1 Q1 l9 z( f, m; t/ k        2015 年7 月23-24，“2015 復(fù)合材料創(chuàng)新應(yīng)用高峰論壇”在青島舉行，吸引了逾百名業(yè)內(nèi)專業(yè)人士匯聚一堂，深度探討復(fù)合材料在汽車軌道交通、風(fēng)電能源、航空航天、基礎(chǔ)建設(shè)、船舶游艇以及體育休閑等領(lǐng)域的應(yīng)用情況，推進(jìn)了復(fù)合材料生產(chǎn)商與用戶間的合作與交流。
        市場現(xiàn)狀
) i3 v& W% d% B% B& e  y, F8 m        中國復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會，中國玻璃纖維工業(yè)協(xié)會駐會副會長兼秘書長張福詳在主題演講中匯報(bào)了“中國玻璃纖維復(fù)合材料行業(yè)2015 年上半年經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析”。數(shù)據(jù)顯示，2015 年上半年，我國玻纖/ 復(fù)材行業(yè)基本延續(xù)2014 年的穩(wěn)定態(tài)勢，各企業(yè)加大研發(fā)投入，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，不斷拓寬應(yīng)用領(lǐng)域。全行業(yè)實(shí)現(xiàn)（1-5 月）：規(guī)模以上企業(yè)總收入936 億元，利潤總額68.3 億元。
' k2 ~& U' g, m/ G7 G1 \% C        在玻璃纖維行業(yè)，2015 年1-5 月，玻璃纖維紗總產(chǎn)量137 萬噸，同比增長6.8%。由于下游風(fēng)電市場需求旺盛，池窯紗供求良好，幾無庫存。1-5 月份，全行業(yè)主營業(yè)務(wù)收入595.6 億元，同比增長8.65%；其中主營業(yè)務(wù)成本507.2億元，同比增長7.41%。2015 年1-5 月，全行業(yè)實(shí)現(xiàn)利潤39.7 億元，同比增長26.43%。
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        從進(jìn)出口方面來看，2015 年1-5 月，玻璃纖維及制品進(jìn)口數(shù)量9.55 萬噸，同比下降1.34%，進(jìn)口增速減緩；進(jìn)口金額3.58 億美元，同比下降1.10%。玻璃纖維及制品進(jìn)口均價3749 美元/ 噸。1-5月出口數(shù)量與去年同期持平，出口數(shù)量51.03 萬噸，同比增長14.75%；出口金額8.49 億美元，同比增長21.98%；出口均價1664 美元/ 噸，同比增長6.33%。
. `9 |# p' R7 y# ^# p        在纖維增強(qiáng)塑料制品行業(yè)，2015年1-5 月，188 家規(guī)模以上纖維增強(qiáng)塑料制品產(chǎn)量約為98.7 萬噸，同比增長3.74%。玻璃纖維增強(qiáng)塑料制品制造業(yè)規(guī)模以上項(xiàng)目1-5 月投資完成53 億元，同比增長14.65%。2015 年1-5 月，441家規(guī)模以上纖維增強(qiáng)塑料制品生產(chǎn)企業(yè)：主營業(yè)務(wù)收入340 億元，同比增長12.2%；主營業(yè)務(wù)成本291 億元，同比增長13.4%。實(shí)現(xiàn)利潤總額28.6 億元，同比增長7.1%。
        存在問題
: \/ m! }. K+ t0 P/ ?        沈陽飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所高級工程師陳紹杰在演講時指出了中國復(fù)合材料相對國外存在的差距。他說道：“雖然中國復(fù)合材料研究不算晚，但是就目前來看，我們明顯落后太多。與國外比，有很多瓶頸與短板。”具體來看，他認(rèn)為中國復(fù)合材料行業(yè)存在以下十個問題：
        思想認(rèn)識和理念問題；缺乏政府部門的有力組織和支持；基礎(chǔ)預(yù)研不到位，投資研制不足；設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)薄弱，問題突出；制造技術(shù)發(fā)展滯后，設(shè)備需改造更新；成本高制約應(yīng)用發(fā)展；缺乏原始技術(shù)創(chuàng)新，創(chuàng)新能力不足；使用保障能力不足，研發(fā)不夠；沒有啟動回收再利用問題的研究；人才短缺，不能滿足應(yīng)用發(fā)展需求。
        在這些問題中，他尤其強(qiáng)調(diào)了政府部門的支持不足問題。以國外為例，比如美國1975 年由NASA 牽頭制定的ACEE飛機(jī)節(jié)能計(jì)劃，前后執(zhí)行了10 年；接著又有著名的ACT 先進(jìn)復(fù)合材料技術(shù)計(jì)劃；再如歐洲TANGO 技術(shù)應(yīng)用近期目標(biāo)計(jì)劃，以及NGCW 下一代復(fù)合材料計(jì)劃等。此外，政府的作用還體現(xiàn)在法規(guī)痕跡技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定，這對推動復(fù)合材料的發(fā)展至關(guān)重要。
* i7 p& y  _) ]9 ?        反觀中國，因?yàn)槿狈y(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)以及政府的帶頭作用，復(fù)合材料行業(yè)各自為政，埋頭單干。泰山體育產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司總共龍國榮在演講中也表達(dá)了相同的觀點(diǎn)：復(fù)合材料行業(yè)上下游應(yīng)該加強(qiáng)合作，彼此學(xué)習(xí)和借鑒，共同推動行業(yè)的發(fā)展。
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        陳紹杰還說道：“應(yīng)用是硬道理，應(yīng)用上不去，許多具體技術(shù)問題就暴露不出來，解決不了，何談技術(shù)進(jìn)步？因此應(yīng)用落后是我國復(fù)合材料技術(shù)發(fā)展的一個瓶頸、一個短板，關(guān)鍵癥結(jié)所在。”
8 y, j/ X, e& `8 P' ]        他最后指出，國家已經(jīng)認(rèn)定材料工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，新材料是材料工業(yè)的先導(dǎo)，是重要的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。明確了新材料是國家七大新興戰(zhàn)略之一，是重點(diǎn)發(fā)展新興功能材料、高性能結(jié)構(gòu)材料和先進(jìn)復(fù)合材料。“無需多言，我國已是一個復(fù)合材料大國，年耗碳纖維一萬噸以上，但還不是一個強(qiáng)國，由大國走向強(qiáng)國，我們必須看到問題，找出差距，認(rèn)清方向，做出切實(shí)努力。”
        張福詳也指出，針對我國復(fù)合材料企業(yè)小而散的現(xiàn)狀，兼并重組、甚至跨界重組作為結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要舉措，將成為發(fā)展趨勢。通過兼并重組使企業(yè)加強(qiáng)資源整合、實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展、提高競爭力，并充分發(fā)揮兼并重組在化解產(chǎn)能嚴(yán)重過剩矛盾、調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提高發(fā)展質(zhì)量效益方面的作用。復(fù)合材料行業(yè)要做大做強(qiáng)，縱向與玻纖、樹脂等上游行業(yè)加強(qiáng)合作，發(fā)展深加工制品；橫向要參與到汽車、建筑等下游應(yīng)用領(lǐng)域中，在跨界合作中消納產(chǎn)能，拓展新技術(shù)，并推動材料的演進(jìn)更替。
        自動化趨勢
7 E: m7 u2 d* F* x2 w+ \: U: r# h! @9 l        在此次論壇上，自動化得到了深入的探討。對于復(fù)合材料而言，自動化是整個行業(yè)面臨的問題。寶馬公司在這個方面為復(fù)合材料自動化生產(chǎn)樹立了一個很好的榜樣。在寶馬i 系列車型生產(chǎn)中，除了碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)以外，其安裝過程也體現(xiàn)了自動化、機(jī)械化。
        張福詳表示，反觀我國復(fù)合材料行業(yè)，2014 年手糊成型工藝制品產(chǎn)量92.8萬噸，雖然同比下降9%，但仍占纖維增強(qiáng)塑料制品行業(yè)總產(chǎn)量的21.4%，自動化應(yīng)用依然任重道遠(yuǎn)。目前，整個制造業(yè)都在談?wù)摴I(yè)4.0，他對此表示：“生產(chǎn)技術(shù)與國外比都還存在很大的落差，怎么去搞工業(yè)4.0 ？我們?nèi)蕴幱诠I(yè)2.0、3.0 階段。所以復(fù)合材料行業(yè)必須要明確打造機(jī)械化、自動化工藝裝備的發(fā)展方向，手糊成型工藝將來只用于做異型產(chǎn)品。”
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        關(guān)于加工制造智能化和信息化，哈爾濱工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院副院長邊文鳳認(rèn)為真空導(dǎo)入工藝可以成為智能制造的一個工藝，在成型過程、參數(shù)分析及在線控制方面實(shí)現(xiàn)智能化，在在線監(jiān)控和參數(shù)采集方面實(shí)現(xiàn)信息化。
        贏創(chuàng)特種化學(xué)（上海）有限公司PMI 泡沫材料亞太區(qū)經(jīng)理胡培在第二天的頭腦風(fēng)暴中指出，復(fù)合材料未來的機(jī)會還要看汽車和電子這兩塊大批量生產(chǎn)的行業(yè)，而如何能夠以低成本的方式滿足這兩個行業(yè)的大批量高節(jié)拍生產(chǎn)需求，是復(fù)合材料行業(yè)發(fā)展的方向，但是這并非一蹴而就的。
        新工藝、新材料、新應(yīng)用
( u  E" Y7 K: ^        兩天的研討會涉及多個復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域，包括汽車、航空航天、基礎(chǔ)建設(shè)、風(fēng)電、高速列車、游艇及體育器材等。正如張福詳所說，復(fù)合材料行業(yè)與交通、建筑、能源、畜牧、航空航天、軍事國防、電子電氣、運(yùn)動休閑等國民經(jīng)濟(jì)應(yīng)用領(lǐng)域的傳統(tǒng)行業(yè)合作越來深入，產(chǎn)業(yè)邊界也日趨模糊，因此不同應(yīng)用領(lǐng)域的新技術(shù)都可以彼此借鑒學(xué)習(xí)。

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        中國復(fù)合材料集團(tuán)有限公司的總工程師張曉明在“熱塑性復(fù)合材料及其應(yīng)用”演講中介紹了一種“Multi-Meterial-Head”新型激光輔助鋪放系統(tǒng)。該項(xiàng)目是由德國2 家公司共同完成的，是針對中小型企業(yè)開發(fā)出一種低成本、多功能的激光輔助鋪放系統(tǒng)。這項(xiàng)新技術(shù)率先實(shí)現(xiàn)了多種材料（熱塑性預(yù)浸帶、熱固性預(yù)浸帶、增強(qiáng)纖維/ 粗紗）的鋪放工藝。其特點(diǎn)是：自動化程度高、人工成本低、生產(chǎn)周期短、高纖維含量（纖維含量可達(dá)到60%-65%）；熱量激光輔助感應(yīng)可以精確并迅速調(diào)節(jié)溫度，不會增加臨近元件的溫度。
        南車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司材料工藝研發(fā)中心工程師王瑞探討了“高速列車采用復(fù)合材料輕量化的研究”。她指出，過去復(fù)合材料主要用于列車內(nèi)部裝備和裝飾等非結(jié)構(gòu)件，如地板、墻板、門窗、座椅、車門、衛(wèi)生間等。現(xiàn)在越來越多地應(yīng)用于各種結(jié)構(gòu)件，例如，車體和車頭前端部采用玻璃鋼復(fù)合材料、芳綸纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料或碳纖維復(fù)合材料蜂窩夾層。
        中國船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院教授級研究員曹明法在“中國復(fù)合材料船舶行業(yè)的沿革、現(xiàn)狀和展望”演講中分享了復(fù)合材料在游艇中的應(yīng)用現(xiàn)狀。他指出，目前全球游艇消費(fèi)每年高達(dá)350至400 億美元，對于這個高技術(shù)、高文化品位所帶來的高勞動消耗的游艇產(chǎn)業(yè)來說，中國有著世界發(fā)達(dá)國家無法比擬的優(yōu)勢。中國復(fù)合材料船艇工業(yè)經(jīng)過了初創(chuàng)奠基、引進(jìn)消化、鞏固提高這三個階段，技術(shù)層面已有長足的進(jìn)步，目前國內(nèi)需求打開，游艇經(jīng)濟(jì)開始萌芽，這將給復(fù)合材料創(chuàng)造新的發(fā)展機(jī)遇。
        在體育器材中復(fù)合材料應(yīng)用方面，泰山體育產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司總共龍國榮稱，環(huán)氧樹脂體系對碳纖維品種適應(yīng)性研究在國內(nèi)取得重要成果，特別是國產(chǎn)碳纖維增強(qiáng)的環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料已經(jīng)過了一系列性能考核，與纖維界面有關(guān)的復(fù)合材料0°壓縮和面內(nèi)剪切性能與國外同類纖維增強(qiáng)的環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料相當(dāng)，界面破壞形貌基本相似，并已進(jìn)入體育器材結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用。
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+ {  k8 p0 l, G2 P        此外，為降低纖維復(fù)合材料體育器材的制造成本，國家體育用品工程技術(shù)研究中心研制出了一種可彈性固化樹脂體系，纖維復(fù)合材料體育器材企業(yè)可根據(jù)產(chǎn)品的使用要求和加溫設(shè)備的情況，在95℃ -140℃溫度范圍內(nèi)任選一種固化參數(shù)。
; h4 R  e7 A- }6 A        他還指出，復(fù)合材料數(shù)字化制造技術(shù)的發(fā)展，可降低纖維復(fù)合材料體育器材制造成本。傳統(tǒng)的復(fù)合材料制造是以手工為主，手工下料、手工定位、手工鋪層，成本高、質(zhì)量控點(diǎn)多、精度低、互換協(xié)調(diào)性差，易造成制件超差等問題。數(shù)字化制造技術(shù)在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件制造上的應(yīng)用不僅提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，還可降低制造成本，已成為復(fù)合材料高端行業(yè)的主流技術(shù)。
        中國復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會研究院陳博談了“二維在線編織拉擠與拉繞工藝之比較”。他指出，最初，為提高拉擠制品橫向力學(xué)性能，拉繞工藝在歐美應(yīng)運(yùn)而生，且可部份取消連續(xù)氈，降低成本。這種工藝的特點(diǎn)是：可連續(xù)化生產(chǎn)；勞動成本低；利于采用混雜纖維增強(qiáng)材料；可直接采用無捻粗紗筒；利于提高生產(chǎn)率與制品質(zhì)量的穩(wěn)定；可生產(chǎn)大截面和厚壁制品。
2 R8 i4 Y6 R- g/ }        此外，他還介紹了在線編織- 拉擠工藝，其優(yōu)點(diǎn)包括：可連續(xù)化生產(chǎn)；勞動成本低；沖擊強(qiáng)度優(yōu)于纖維纏繞；更換產(chǎn)品時，不受編織機(jī)原結(jié)構(gòu)的限制；可采用2.5D 或3D 編織，使制品層間剪切強(qiáng)度呈數(shù)量級大幅度提高，且可使坯料更接近成品形狀。