2015 復合材料創新應用高峰論壇回顧

寂靜天花板

據有關資料顯示，全球范圍內產業用復合材料將以年均6% 的增速發展，而亞洲則以每年兩位數增長，亞洲地區復合材料的用量占全球比例將從目前的36% 增長到2015年的46%。亞洲已經成為全球復合材料產業發展最快地區，而中國市場在這一發展過程中將起到中流砥柱的作用。

1 A7 Z8 k7 T& p& m        2015 年7 月23-24，“2015 復合材料創新應用高峰論壇”在青島舉行，吸引了逾百名業內專業人士匯聚一堂，深度探討復合材料在汽車軌道交通、風電能源、航空航天、基礎建設、船舶游艇以及體育休閑等領域的應用情況，推進了復合材料生產商與用戶間的合作與交流。
3 \5 F# {( v. j; J/ d        市場現狀
9 K4 H, L9 ^% X5 w) n5 a: F! B        中國復合材料工業協會，中國玻璃纖維工業協會駐會副會長兼秘書長張福詳在主題演講中匯報了“中國玻璃纖維復合材料行業2015 年上半年經濟運行分析”。數據顯示，2015 年上半年，我國玻纖/ 復材行業基本延續2014 年的穩定態勢，各企業加大研發投入，優化產品結構，不斷拓寬應用領域。全行業實現（1-5 月）：規模以上企業總收入936 億元，利潤總額68.3 億元。
' P* T0 h2 D/ M% Z8 p7 f2 R& N. d        在玻璃纖維行業，2015 年1-5 月，玻璃纖維紗總產量137 萬噸，同比增長6.8%。由于下游風電市場需求旺盛，池窯紗供求良好，幾無庫存。1-5 月份，全行業主營業務收入595.6 億元，同比增長8.65%；其中主營業務成本507.2億元，同比增長7.41%。2015 年1-5 月，全行業實現利潤39.7 億元，同比增長26.43%。
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        從進出口方面來看，2015 年1-5 月，玻璃纖維及制品進口數量9.55 萬噸，同比下降1.34%，進口增速減緩；進口金額3.58 億美元，同比下降1.10%。玻璃纖維及制品進口均價3749 美元/ 噸。1-5月出口數量與去年同期持平，出口數量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%。
        在纖維增強塑料制品行業，2015年1-5 月，188 家規模以上纖維增強塑料制品產量約為98.7 萬噸，同比增長3.74%。玻璃纖維增強塑料制品制造業規模以上項目1-5 月投資完成53 億元，同比增長14.65%。2015 年1-5 月，441家規模以上纖維增強塑料制品生產企業：主營業務收入340 億元，同比增長12.2%；主營業務成本291 億元，同比增長13.4%。實現利潤總額28.6 億元，同比增長7.1%。
        存在問題
4 u! p' T- J' j% v0 A" Q        沈陽飛機設計研究所高級工程師陳紹杰在演講時指出了中國復合材料相對國外存在的差距。他說道：“雖然中國復合材料研究不算晚，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，他認為中國復合材料行業存在以下十個問題：
1 {# K& A' T2 W0 w        思想認識和理念問題；缺乏政府部門的有力組織和支持；基礎預研不到位，投資研制不足；設計環節薄弱，問題突出；制造技術發展滯后，設備需改造更新；成本高制約應用發展；缺乏原始技術創新，創新能力不足；使用保障能力不足，研發不夠；沒有啟動回收再利用問題的研究；人才短缺，不能滿足應用發展需求。
3 Y$ a3 x8 r9 w3 ]1 }, M        在這些問題中，他尤其強調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飛機節能計劃，前后執行了10 年；接著又有著名的ACT 先進復合材料技術計劃；再如歐洲TANGO 技術應用近期目標計劃，以及NGCW 下一代復合材料計劃等。此外，政府的作用還體現在法規痕跡技術標準的制定，這對推動復合材料的發展至關重要。
7 y( l: F' ~3 l' x  n0 Y+ M  P        反觀中國，因為缺乏統一的標準以及政府的帶頭作用，復合材料行業各自為政，埋頭單干。泰山體育產業集團有限公司總共龍國榮在演講中也表達了相同的觀點：復合材料行業上下游應該加強合作，彼此學習和借鑒，共同推動行業的發展。


" i& x% B( ~( Q# _        陳紹杰還說道：“應用是硬道理，應用上不去，許多具體技術問題就暴露不出來，解決不了，何談技術進步？因此應用落后是我國復合材料技術發展的一個瓶頸、一個短板，關鍵癥結所在。”
        他最后指出，國家已經認定材料工業是國民經濟的基礎產業，新材料是材料工業的先導，是重要的戰略性新興產業。明確了新材料是國家七大新興戰略之一，是重點發展新興功能材料、高性能結構材料和先進復合材料。“無需多言，我國已是一個復合材料大國，年耗碳纖維一萬噸以上，但還不是一個強國，由大國走向強國，我們必須看到問題，找出差距，認清方向，做出切實努力。”
        張福詳也指出，針對我國復合材料企業小而散的現狀，兼并重組、甚至跨界重組作為結構調整的重要舉措，將成為發展趨勢。通過兼并重組使企業加強資源整合、實現快速發展、提高競爭力，并充分發揮兼并重組在化解產能嚴重過剩矛盾、調整優化產業結構、提高發展質量效益方面的作用。復合材料行業要做大做強，縱向與玻纖、樹脂等上游行業加強合作，發展深加工制品；橫向要參與到汽車、建筑等下游應用領域中，在跨界合作中消納產能，拓展新技術，并推動材料的演進更替。
4 ~! J3 |' n6 _) v4 P        自動化趨勢
1 x; B4 |0 a) i- k! G5 b# L        在此次論壇上，自動化得到了深入的探討。對于復合材料而言，自動化是整個行業面臨的問題。寶馬公司在這個方面為復合材料自動化生產樹立了一個很好的榜樣。在寶馬i 系列車型生產中，除了碳纖維增強復合材料結構以外，其安裝過程也體現了自動化、機械化。
        張福詳表示，反觀我國復合材料行業，2014 年手糊成型工藝制品產量92.8萬噸，雖然同比下降9%，但仍占纖維增強塑料制品行業總產量的21.4%，自動化應用依然任重道遠。目前，整個制造業都在談論工業4.0，他對此表示：“生產技術與國外比都還存在很大的落差，怎么去搞工業4.0 ？我們仍處于工業2.0、3.0 階段。所以復合材料行業必須要明確打造機械化、自動化工藝裝備的發展方向，手糊成型工藝將來只用于做異型產品。”
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; I' C! l. T5 P- Y        關于加工制造智能化和信息化，哈爾濱工業大學土木工程學院副院長邊文鳳認為真空導入工藝可以成為智能制造的一個工藝，在成型過程、參數分析及在線控制方面實現智能化，在在線監控和參數采集方面實現信息化。
( \, m) v9 A( b9 |        贏創特種化學（上海）有限公司PMI 泡沫材料亞太區經理胡培在第二天的頭腦風暴中指出，復合材料未來的機會還要看汽車和電子這兩塊大批量生產的行業，而如何能夠以低成本的方式滿足這兩個行業的大批量高節拍生產需求，是復合材料行業發展的方向，但是這并非一蹴而就的。
0 q: K$ k" N7 P  L* s        新工藝、新材料、新應用
! p0 C+ R+ w6 S4 u- h% s- D        兩天的研討會涉及多個復合材料應用領域，包括汽車、航空航天、基礎建設、風電、高速列車、游艇及體育器材等。正如張福詳所說，復合材料行業與交通、建筑、能源、畜牧、航空航天、軍事國防、電子電氣、運動休閑等國民經濟應用領域的傳統行業合作越來深入，產業邊界也日趨模糊，因此不同應用領域的新技術都可以彼此借鑒學習。

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        中國復合材料集團有限公司的總工程師張曉明在“熱塑性復合材料及其應用”演講中介紹了一種“Multi-Meterial-Head”新型激光輔助鋪放系統。該項目是由德國2 家公司共同完成的，是針對中小型企業開發出一種低成本、多功能的激光輔助鋪放系統。這項新技術率先實現了多種材料（熱塑性預浸帶、熱固性預浸帶、增強纖維/ 粗紗）的鋪放工藝。其特點是：自動化程度高、人工成本低、生產周期短、高纖維含量（纖維含量可達到60%-65%）；熱量激光輔助感應可以精確并迅速調節溫度，不會增加臨近元件的溫度。
* R  e; c/ C+ j, W5 a        南車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司材料工藝研發中心工程師王瑞探討了“高速列車采用復合材料輕量化的研究”。她指出，過去復合材料主要用于列車內部裝備和裝飾等非結構件，如地板、墻板、門窗、座椅、車門、衛生間等。現在越來越多地應用于各種結構件，例如，車體和車頭前端部采用玻璃鋼復合材料、芳綸纖維增強環氧樹脂復合材料或碳纖維復合材料蜂窩夾層。
        中國船舶及海洋工程設計研究院教授級研究員曹明法在“中國復合材料船舶行業的沿革、現狀和展望”演講中分享了復合材料在游艇中的應用現狀。他指出，目前全球游艇消費每年高達350至400 億美元，對于這個高技術、高文化品位所帶來的高勞動消耗的游艇產業來說，中國有著世界發達國家無法比擬的優勢。中國復合材料船艇工業經過了初創奠基、引進消化、鞏固提高這三個階段，技術層面已有長足的進步，目前國內需求打開，游艇經濟開始萌芽，這將給復合材料創造新的發展機遇。
- i( u7 S) b/ Y, V        在體育器材中復合材料應用方面，泰山體育產業集團有限公司總共龍國榮稱，環氧樹脂體系對碳纖維品種適應性研究在國內取得重要成果，特別是國產碳纖維增強的環氧樹脂基復合材料已經過了一系列性能考核，與纖維界面有關的復合材料0°壓縮和面內剪切性能與國外同類纖維增強的環氧樹脂基復合材料相當，界面破壞形貌基本相似，并已進入體育器材結構上的應用。

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) l9 A& d' s  C+ V  r        此外，為降低纖維復合材料體育器材的制造成本，國家體育用品工程技術研究中心研制出了一種可彈性固化樹脂體系，纖維復合材料體育器材企業可根據產品的使用要求和加溫設備的情況，在95℃ -140℃溫度范圍內任選一種固化參數。
        他還指出，復合材料數字化制造技術的發展，可降低纖維復合材料體育器材制造成本。傳統的復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、質量控點多、精度低、互換協調性差，易造成制件超差等問題。數字化制造技術在復合材料結構件制造上的應用不僅提高了產品質量和生產效率，還可降低制造成本，已成為復合材料高端行業的主流技術。
        中國復合材料工業協會研究院陳博談了“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性能，拉繞工藝在歐美應運而生，且可部份取消連續氈，降低成本。這種工藝的特點是：可連續化生產；勞動成本低；利于采用混雜纖維增強材料；可直接采用無捻粗紗筒；利于提高生產率與制品質量的穩定；可生產大截面和厚壁制品。
* S8 z4 Q: B; F( M9 g& \2 c, E: b        此外，他還介紹了在線編織- 拉擠工藝，其優點包括：可連續化生產；勞動成本低；沖擊強度優于纖維纏繞；更換產品時，不受編織機原結構的限制；可采用2.5D 或3D 編織，使制品層間剪切強度呈數量級大幅度提高，且可使坯料更接近成品形狀。
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