JEC亚洲国家复合材料展览 2017年11月1~3日在韩国首尔COEX展馆顺利举办。中国复合材料工业协会及中国玻璃纤维工业协会的会长、秘书长应法国JEC组织的邀请,到会进行了参观和交流。展会参展商约200多家,主要来自韩国、德国、法国、美国、中国等国家,分别展示了先进的复合材料装备及辅助装备、设计软件、测量装备以及碳纤维预浸料、汽车轻量化制品、管道修复技术、表面处理技术及相关原材料等。中国的四川威玻集团、九鼎新材、南通美固、康得复材、海川复材等20多家企业展示了玻纤及制品、复合材料拉挤制品、汽车轻量化产品及相关技术等。本次展会由JEC与韩国KC-TECH共同举办。

中国复合材料工业协会会长/胜利新大实业集团有限公司董事长吴永太、中国玻璃纤维工业协会秘书长刘长雷及中国复合材料工业协会秘书长张荣琪、副秘书长陶佳栋先生应邀出席了开幕式,并参观了展会。展会期间,协会和JEC进行了会谈。JEC的业务范围包括展会和信息交流平台,其深层次的信息交流平台,通过信息数据与互联网的应用,把上下游产业链有机的结合起来,进行信息的传递,并获取相应的收益。目前JEC展会与国内展会主要的区别是,JEC展示的是更高端、高科技、高技术含量的材料、技术和装备等;而国内的展会以原材料为主,复合材料技术领域的内容较为低端,这也是中国复合材料与国际复合材料的差距。双方交谈过程中,JEC方介绍了JEC展会的发展历程,以及近两年逐步由全球各地区的综合性展览向应用领域或者复合材料技术专业性展览转型的变化;同时,更加注重开展信息数据的收集和交流,成为其网络平台的重点。双方探讨了中国复合材料行业的技术现状和行业概况,并对未来合作的空间及可行性进行了探讨和展望。
展会期间,中国复合材料工业协会、中国玻璃纤维工业协会一行逐一参观了各个展台,了解欧洲国家以及韩国复合材料的装备、技术及发展方向,并到中国参展商的展台了解和交流参展情况。
本次展会与刚刚结束的中国国际复合材料展览会相比,材料企业较少,更多的是新装备和新技术及新产品的应用。主要展示了高精端制造装备、碳纤维预浸带及编制技术及产品、复合材料轻量化结构制品及氢燃料瓶技术、精良的设计及测试辅助装备等。
一、复合材料制造装备向精密化及智能化发展
在高精端的装备方面,M’TORRES(M托雷斯)展示了其新型自动化壳体铺放与成型装备,韩国T4L的碳纤维3D编织机进行了现场演示;E-stream展示了其在仿真设计、建模分析,特别是增材制造方面的前沿优势,其Digimat增材制造技术赢得2017年JEC创新奖;美国CGTECH公司在其VERICUT仿真数控加工软件作为模具及制品加工高端服务等方面进行了展示。
(一)生产制造装备的精密及职能化
1、M’TORRES公司壳体铺放与成型装备
西班牙的M’TORRES公司生产的壳体铺放与成型装备通过在机械臂上安装碳纤维纱线或预浸带滚筒,实现多维度的铺放和辊压,通过红外照射实现固化。主要用于航空航天大型壳体的制造,如飞机机头等。该设备具有自动化程度高、多角度铺放、铺放精准、张力稳定、铺放与固化同时进行,效率高等特点。目前该设备已经面向中国销售。
2、韩国T4L多轴编织机
韩国T4L开发了一种三维径向编织机。该设备可以实现三根或更多根纱线交叉编织,在心轴上形成无缝编织物预制件,织物的互锁纤维具有优异的扭转强度和抗冲击性。通过最小的张力变化和纱线内部相互作用来减小摩擦,从而减少了纱线的损伤。
该公司还开发了四步法编织设备,在四步编织方法中,每个机器循环涉及四个不同的运动,以便缠绕沿着横截面在行和列方向上定位的纵向纱线。另一方面,编织纱线通过编织物载体缠绕,所述编织物载体在基体内的预定路径中移动以形成织物。3D编织预制件具有分层结构。纱线根据一定的路径相互缠绕在一起,宽度方向的织物处于100和700之间的角度。该过程涉及在机床中的各个行/列布置的矩形布局。每个单独的行都有一个编织工具,以执行四种不同的笛卡尔运动。
三维编织复合材料由于其层间致密,被认为是最有前途的材料。编织物尺寸接近于成型制品,产品刚度,强度,耐冲击性更高。
该设备被评为JEC创新奖。
3、多轴缠绕装备及氢燃料气瓶
缠绕装备有法国EMAI COMPOSITES 多轴管道缠绕设备及卧式小角度缠绕设备。3轴管道缠绕设备,可以同步进行3根管道的缠绕,大大提高管道生产效率。小角度缠绕设备,可以大大提高制品的轴向强度。
另外,韩国的POLYMER WORLD CO.,LTD、英国的R-TECH服务公司、韩国ENC国际公司等同时展示了LNG、LPG以及Ⅳ型瓶(氢燃料气瓶)的解决方案。随着新能源车轻量化的要求,动力来源的多样化,氢燃料新能源车将是汽车工业发展的重要方向。氢燃料气瓶为了自身减重,也将原设计的钢内胆、铝内胆,改成了热塑性HDPE内胆,进一步降低了重量,压力可达30Mpa以上。该气瓶已经应用于日本丰田与韩国现代氢燃料动力车。
4、其他先进装备
意大利CMS SPA公司展示其精密的五轴加工中心,为复合材料模型模具及制品的加工提供了良好的解决方案。
美国利兹乐公司的长纤维及织物热塑性预浸片材双钢带机组也进行了展示。
(二)先进的仿真设计系统及复合材料诊断技术
此次展会,各种设计仿真、计算分析软件技术得到了展示,软件技术的提升发展和应用,是生产制造行业自动化、智能化发展的基础。各个设计单位,都能提供从原材料选择、方案设计及仿真,设计验证,甚至是首件样件验证等等。设计单位所提供的服务越来越系统而全面。装备制造企业在制造工艺上也加大了自动化、甚至智能化的软件投入;在提供硬件装备的同时,提供了软件控制工艺技术,可以将工艺参数更加精细化,可以获取更多的工艺指标反馈信息,并存储、分析数据,再进一步反馈应用,以不断提高产品生产工艺的稳定性,产品生产条件的同一性,产品质量的同质及可靠性。
1、e-Xstream的3D打印增材制造技术及Digimat设计软件
比利时的e-Xstream的3D打印增材制造设备实现了塑料和复合材料的增材制造从快速成型到工业化生产。Digimat为增材制造提供了一个全面的模拟平台,提供了材料工程,过程模拟和结构分析解决方案的独特组合。利用e-Xstream在增强聚合物多尺度建模方面的经验,Digimat可以将不同的材料进行组合设计,增大了不同材料组合方案的可选择性;可以大大的提高效率,减少材料成本及时间成本的浪费;可以大大提高制造工艺的准确度;可以提高成品的机械性能稳定性;并降低整体制造成本。
2、美国CGTECH的数控加工仿真软件
VERICUT是美国CGTECH公司研发出的一款数控加工仿真软件,是当前全球数控加工程序验证、机床模拟、程序优化软件领域的领先者。用以预防加工程序错误、机床碰撞或提升切削效率。VERICUT允许数控技术人员在机床实际运动之前发现潜在的错误,从而减少生产现场的手工干预。VERICUT还能优化数控程序的进给速度,提升加工效率复合材料轻量化的解决方案。
该软件开始推向市场以来,始终与世界先进的制造技术保持同步,被广泛的应用于航空、航天、船舶、兵器、军工、电子、汽车、机车、模具、动力、重工业以及教育行业,已成为行业的标准。该软件在复合材料制品及模具的加工中应用,将会大大提高加工效率、减少差错率,提高加工精度。
3、缺陷诊断系统
日本OLYMPUS 公司,展示了其扫描及缺陷诊断装备及分析系统,为复合材料的内部缺陷诊断,表面纤维走向等提供了精细化的研究手段。
随着自动化、智能化的复合材料行业产业升级的开展,产品的工艺同一性、质量稳定性越来越强。先进的诊断手段,不仅是制品制造企业发现产品缺陷,提高产品质量的重要手段;同时,可以为装备制造企业的进一步提升和改进提供可靠的数据依据。
三、先进热塑性纤维增强技术及应用
在新材料、新技术方面,更多的体现在碳纤维预浸料及预浸带编织技术。为了降低成本,碳纤维与玻纤预浸带混编技术也得到了广泛的展示。预浸技术包含了热固性和热塑性两类。以美国西格玛公司和R-TEX公司长纤维玻璃纤维预浸带和碳纤维预浸带混合编织为代表的片材,已经广泛的应用在各种板材,管材,汽车零部件、飞机部件等。
以热塑性预浸料片材为面板的蜂窝夹芯材料,广泛的应用在厢式货车箱板、房车板材、各种包装箱体等方向。
汽车轻量化方面,主要以韩华为代表的GMT汽车前端模块、门内板、电池槽壳体等。以连续纤维热塑片材(CFRTP)模压与注塑相结合的结构板是多种工艺融合的体现,同时发挥了CFRTP的表面层高强度、高抗冲性和注塑加强筋的结构性;规避了CFRTP的工艺难度和注塑制品强度不足的问题。
韩国E&T公司的SRPP(Self-Reinforced Polypropylene)是高强pp编织布,纯热塑性编织物。是pp纤维经编织后,制成预浸带或片材,在进行裁切,压制成型。具有良好的耐腐蚀性、耐水性。可用于农业防水底板、旅行箱、防弹背心等。
一、全球复合材料发展趋势
从本次展会可以看出,全球复合材料的制造正在向自动化、智能化、绿色环保方向发展。而且,在全球各地区装备趋同的情况下,发达国家正在向精细化、高品质方向挖掘潜力。复合材料制造装备的自动化水平越来越高,而且可控制的参数越来越多,可成型更为复杂结构的制品。仿真技术的应用,在复合材料制品制造前,可以充分的模拟成型过程、应用过程中的情况,同时可以降低复合材料制造过程中的差错率,大大提高复合材料制品的合格率和品质稳定性。
另外,热塑性复合材料的发展仍然是全球复合材料发展的主方向,并且,经过近几年自动化工业技术装备的发展,热塑性复合材料制品在成熟的LFT工艺的基础上,正在探索高强度、高模量的连续纤维增强热塑预浸片材以及织物制品的应用领域。同时为了实现产业化,各种热塑工艺技术装备也在不断的研发并推向市场。如预浸料片材成型机、预浸带编织机、纤维及预浸带铺放与成型机、模压注塑装备等等。在纤维含量普遍达到60%以上的热塑性预浸带及织物,通过模压、缠绕、拉挤、铺放加热固化等工艺制成的制品,具有较高的强度和模量,抗冲击性等。另外,通过模压结合注塑工艺,可以实现热塑性连续纤维复杂结构制品的成型,这将避免连续纤维制品无法应用到复杂结构制品的尴尬局面,该工艺制品可以大大提高热塑性制品的强度、模量及耐冲击性,同时可以改善热塑性制品的长期蠕变性能。
在注重技术进步、装备先行的基础上,先进国家企业,特别是装备企业的延伸服务正在趋于完备。虽然有诸多的专业设计公司开展复合材料制品工艺技术研究、设计、测量分析的服务,但是,各装备厂家与原材料、模具厂家广泛相结合,为用户提供成套的解决方案的模式正在得到广大用户的认可。
以e-Xstream公司为例,其不但提供增材制造的装备,同时提供工程设计、工程测量与分析,可以帮助用户从材料的选择与设计、工艺技术设计、建模仿真、验证等各方面予以帮助,提供较为完整的深层次的服务。
另外,以KC-TECH集团为代表,整合上下游产业的技术关键企业,成立集团性质的公司。整合后,该集团拥有了从材料、工装模具、装备、设计、制造等各个产业链的企业,并涵盖了应用领域的各种工艺的产品。
而韩国VASTEK公司则是搜罗了全球各地的涉及复合材料的各种先进工艺装备、辅助设施、工器具、材料、工艺技术、产品等在内的全产业链互补企业,实现了韩国国内的代理销售模式为本国以及周边国家服务。
无论何种形式的整合,目的是能为用户提供更为系统的、多样化的、可靠的服务。
四、我国与国际复合材料的差距
此次展会,我国参展企业多以玻纤原材料、拉挤类工艺制品、信息网站为主。从展出的内容可以看出我国复合材料工业与国际先进国家在基体材料、装备制造、设计、软件控制等方面还有不小的差距。
从展示的产品或技术可以看出,我国复合材料行业上下游产业链对研发的投入还远远不足。虽然,已经有很多企业重视研发,加大了研发的投入,但是,仔细分析可以看出,企业的投入以制品应用的投入为主,每一个新的工艺和新产品的开发,还是以引进先进的装备、材料和技术为基础。由此可以看出,我国复合材料只是紧跟国外先进企业的步伐,难以超越发展。这是我国复合材料产业发展落后于发达国家的真正原因。
另外一方面,我国复合材料行业企业家思想相对保守,这是阻碍企业乃至行业发展的意识问题。在国家环保倒逼的严峻形势下,很多企业仍然心存侥幸,没有从可持续发展出发进行企业发展规划。仍然有企业重销售,轻制造、轻质量,进行不正当竞争。由此而导致我国复合材料产品在各个应用领域与其他材料制品PK的过程中,败阵而退,甚至导致整个产业退出应用市场。
在我国“十三五”、“中国制造2025政策”的引领下,在我党“十九大”会议精神的指引下,希望我行业企业能从企业自身发展的切身利益出发,高瞻远瞩,打开胸怀,加大基础材料、自动化装备、先进工艺技术的研究投入;同时,摸索并实践各种方式的合作发展模式,为企业可持续发展、行业再铸辉煌而努力
奋进!(中国复合材料工业协会 中国玻璃纤维工业协会)






