纏繞成型技術作為復合材料成型工藝中的重要一環,近年來在國內外均取得了顯著的發展。該技術通過將預浸料或預浸帶按照預定的軌跡纏繞在芯模上,經過加熱、加壓等工藝手段固化成型,具有生產效率高、材料利用率高、成本低等優點,廣泛應用于航空航天、船舶、汽車、體育器材等領域。本文將從國內外兩個維度,對復合材料工藝設備中的纏繞成型技術進行詳細述評。
國外纏繞成型技術發展概述
在國外,纏繞成型技術的研究起步較早,已經形成了完整的產業鏈和技術體系。歐美等發達國家在纏繞成型設備的研發和制造方面處于領先地位,推出了眾多高精度、高效率、高自動化的纏繞成型設備。
1.設備高精度與高效率:國際知名企業和研究機構,如美國泰斯金普公司(Cygnet Texkimp)推出的高速3D纖維纏繞系統,能夠生產具有非線性中軸和多樣化截面的復合材料部件,極大提高了生產效率和產品質量。這些設備采用先進的數控技術和機器人技術,實現了對纏繞軌跡的精確控制和調整,確保了產品的精度和一致性。
2. 技術智能化與自動化:隨著智能化技術的發展,國外纏繞成型設備逐漸向智能化、自動化方向邁進。例如,北馬其頓麥科羅公司(MikroSAM)開發的輔助機器人纖維纏繞自動生產線,從內襯輸送、裝卸內襯或纏繞好的工件,到固化為成品,全程自動化進行,顯著降低了人工成本,提高了生產效率。
3. 材料多樣化與工藝創新:國外纏繞成型技術不僅局限于傳統的纖維材料,還不斷嘗試和應用新型材料,如芳綸纖維等。同時,在工藝上也不斷創新,如采用干法纏繞技術,纏后包覆基體樹脂,提高了產品的抗扭強度和耐久性。
國內纏繞成型技術發展概述
相比國外,國內在纏繞成型技術的研究和應用方面雖然起步較晚,但近年來也取得了長足的進步。國內企業和研究機構在引進國外先進技術的基礎上,通過消化吸收和自主創新,推出了一系列具有自主知識產權的纏繞成型設備和工藝。
1. 技術引進與消化吸收:早期,國內主要通過引進國外先進的纏繞成型設備和技術,如北京251廠在20世紀60年代引進的臥式纖維纏繞機和哈爾濱玻璃鋼研究院引進的立式纏繞機等,逐步建立起自己的纏繞成型技術體系。這些設備的引進為國內纏繞成型技術的發展奠定了堅實基礎。
2. 自主研發與創新:隨著技術的不斷積累和市場需求的擴大,國內企業和研究機構開始加大自主研發力度,推出了一系列具有創新性的纏繞成型設備和工藝。例如,上海萬格復合材料技術公司綜合五家德國公司和三家國內公司技術,成功開發了機器人纖維纏繞氣瓶自動生產線,并出口到日本等國際市場。
3. 產業鏈完善與市場推廣:近年來,國內復合材料產業鏈不斷完善,從原材料供應、設備制造到產品應用,形成了較為完整的產業鏈條。同時,國內企業在市場推廣和品牌建設方面也取得了顯著成效,提高了產品的知名度和競爭力。
國內外纏繞成型技術對比分析
盡管國內在纏繞成型技術方面取得了顯著進步,但與國外先進水平相比仍存在一定差距。主要表現在以下幾個方面:
1. 設備精度與穩定性:國外纏繞成型設備在精度和穩定性方面普遍優于國內設備。這主要得益于國外在數控技術、機器人技術等方面的深厚積累。國內企業在這些方面仍需加強技術研發和創新,提高設備的精度和穩定性。
2. 自動化與智能化水平:國外纏繞成型設備在自動化和智能化方面處于領先地位。國內企業雖然也在積極推進自動化和智能化建設,但整體水平與國外相比仍有一定差距。未來,國內企業應加大對自動化和智能化技術的研發和應用力度,提高設備的自動化程度和智能化水平。
3. 材料研發與工藝創新:國外在新型材料的研發和應用方面具有明顯優勢。國內企業雖然也在積極嘗試和應用新型材料,但在材料研發和工藝創新方面仍需加強。只有不斷創新和突破,才能滿足市場對高質量、高性能復合材料產品的需求。
未來發展趨勢與建議
展望未來,國內外纏繞成型技術將繼續向高精度、高效率、高自動化、高智能化方向發展。為了推動國內纏繞成型技術的持續發展和應用推廣,本文提出以下建議:
1. 加強技術研發與創新:國內企業應加大在纏繞成型技術方面的投入力度,加強與高校和研究機構的合作與交流,推動技術創新和成果轉化。同時關注國際先進技術的發展動態及時引進和消化吸收先進技術提高國內纏繞成型設備的整體水平。
2. 提高設備精度與穩定性:設備精度和穩定性是纏繞成型產品質量的關鍵因素。