“現在，我國已經開發出了多種型號規格碳纖維復合材料。但把這些原材料制備成高端設備上使用的零部件，需要研發出更多面向復合材料零部件制造的自動化、數字化、智能化成形裝備，如鋪放設備、三維編制設備，其中有一些技術依然是目前亟須突破的短板。”在近日召開的復合材料技術與裝備發展國際高端論壇暨智能成形制造技術與裝備國際會議上，中國工程院院士、南京航空航天大學校長單忠德指出。
20世紀70年代起，我國開始了復合材料相關研究，并在基礎研究和實際應用上取得了顯著的進步和成果。但諸如纖維復合材料自動化編織裝備等依然存在“卡脖子”技術難題。
單忠德表示，“先進復合材料制造技術與裝備是先進制造的重要代表之一，一些大型碳纖維復合材料零部件的三維預制體還主要依靠人工和機械化、半自動化制造，三維編制復合材料構件成形制造裝備在自動化、數字化、智能化上有很大發展空間，在基礎理論方法、關鍵工藝技術和系統裝備方面還需要創新攻關。”
中國科學院院士閆楚良指出，自動化生產技術已經成為復合材料結構的主要制造工藝，其中包括自動筋條鋪疊、自動鋪帶、自動鋪絲等，但我國復合材料結構制造技術相對落后。
“一代材料，一代工藝，一代裝備”是材料領域耳熟能詳的一句話。在復合材料應用廣泛的航空航天領域，更需要從復合材料零部件制造到裝備研制的系列突破。
閆楚良表示，目前民用飛機上ARJ21支線客機的復合材料為5%，C919的復合材料用量達到12.5%。與發達國家相比，我國碳纖維及其復合材料目前在航空航天領域的應用占比仍然偏小。
不僅如此，航空航天領域復合材料樹脂技術依然落后。“熱塑性樹脂復合材料適合于自動化生產，可以縮短生產周期并循環使用，國外已將高溫樹脂基復合材料用于飛機上的高溫部位，而國內基本沒有看到應用。”閆楚良說。
此外，閆楚良還指出，國內復合材料廢料處理大多數采用粉碎再利用或直接焚燒的方式，大部分屬建材行業，航空航天領域沒有相應的回收技術，而美國波音公司建立了復合材料循環利用工廠，已經開始運營。
在閆楚良看來，我國復合材料應用不僅在設計理念、方法和手段上存在差距，在應用規模與水平、材料基礎研究和配套、制造手段、工藝設備上也存在差距，但這種局面將隨著我國飛機設計水平的不斷提升發生重大改變。
如何才能更好地實現復合材料技術與裝備的自主可控以及技術領先？單忠德表示，復合材料技術與裝備是國家重要的前沿研究領域，在航空航天、軌道交通、汽車等領域應用前景廣闊，市場需求量大。更好地實現先進復合材料技術與裝備的自主可控，需要國家加大投入支持創新研發，匯聚高校、科研院所、企業等科研力量，構建創新聯合體和創新共同體，進行聯合攻關，從“點的突破”到“系統性攻關”，實現高性能、高質量的高端成形制造裝備自主可控，未來走向引領性、更前沿的探索，進一步提升國際競爭力。
“在深入研究復合材料技術體系的基礎上，要制定國家復合材料產業發展政策，建立復合材料發展智庫，定期發布國內外先進復合材料技術現狀與市場信息，為相關產業健康發展護航。同時發揮行業協會與學會的信息、專家、技術平臺等優勢，加強先進復合材料產業技術培訓與職業提升教育，保證產業從業人員的活力，發揮國家科研體制的優勢，加強產業聯合，促進先進復合材料技術的協同創新。”閆楚良建議道。
來源：《中國科學報》
