2015 复合材料创新应用高峰论坛回顾

寂静天花板

据有关资料显示，全球范围内产业用复合材料将以年均6% 的增速发展，而亚洲则以每年两位数增长，亚洲地区复合材料的用量占全球比例将从目前的36% 增长到2015年的46%。亚洲已经成为全球复合材料产业发展最快地区，而中国市场在这一发展过程中将起到中流砥柱的作用。
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        2015 年7 月23-24，“2015 复合材料创新应用高峰论坛”在青岛举行，吸引了逾百名业内专业人士汇聚一堂，深度探讨复合材料在汽车轨道交通、风电能源、航空航天、基础建设、船舶游艇以及体育休闲等领域的应用情况，推进了复合材料生产商与用户间的合作与交流。
! ]% v1 @2 C# H        市场现状
        中国复合材料工业协会，中国玻璃纤维工业协会驻会副会长兼秘书长张福详在主题演讲中汇报了“中国玻璃纤维复合材料行业2015 年上半年经济运行分析”。数据显示，2015 年上半年，我国玻纤/ 复材行业基本延续2014 年的稳定态势，各企业加大研发投入，优化产品结构，不断拓宽应用领域。全行业实现（1-5 月）：规模以上企业总收入936 亿元，利润总额68.3 亿元。
        在玻璃纤维行业，2015 年1-5 月，玻璃纤维纱总产量137 万吨，同比增长6.8%。由于下游风电市场需求旺盛，池窑纱供求良好，几无库存。1-5 月份，全行业主营业务收入595.6 亿元，同比增长8.65%；其中主营业务成本507.2亿元，同比增长7.41%。2015 年1-5 月，全行业实现利润39.7 亿元，同比增长26.43%。
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4 F" j: E! H* N( T: K8 i        从进出口方面来看，2015 年1-5 月，玻璃纤维及制品进口数量9.55 万吨，同比下降1.34%，进口增速减缓；进口金额3.58 亿美元，同比下降1.10%。玻璃纤维及制品进口均价3749 美元/ 吨。1-5月出口数量与去年同期持平，出口数量51.03 万吨，同比增长14.75%；出口金额8.49 亿美元，同比增长21.98%；出口均价1664 美元/ 吨，同比增长6.33%。
. f0 ]) H3 f5 g3 a4 h        在纤维增强塑料制品行业，2015年1-5 月，188 家规模以上纤维增强塑料制品产量约为98.7 万吨，同比增长3.74%。玻璃纤维增强塑料制品制造业规模以上项目1-5 月投资完成53 亿元，同比增长14.65%。2015 年1-5 月，441家规模以上纤维增强塑料制品生产企业：主营业务收入340 亿元，同比增长12.2%；主营业务成本291 亿元，同比增长13.4%。实现利润总额28.6 亿元，同比增长7.1%。
0 W4 S$ p2 ?7 u: A1 p; n' g3 }        存在问题
% G+ S, n; @8 f        沈阳飞机设计研究所高级工程师陈绍杰在演讲时指出了中国复合材料相对国外存在的差距。他说道：“虽然中国复合材料研究不算晚，但是就目前来看，我们明显落后太多。与国外比，有很多瓶颈与短板。”具体来看，他认为中国复合材料行业存在以下十个问题：
( P+ v% ~' n  B! W  \$ Z! K; \        思想认识和理念问题；缺乏政府部门的有力组织和支持；基础预研不到位，投资研制不足；设计环节薄弱，问题突出；制造技术发展滞后，设备需改造更新；成本高制约应用发展；缺乏原始技术创新，创新能力不足；使用保障能力不足，研发不够；没有启动回收再利用问题的研究；人才短缺，不能满足应用发展需求。
        在这些问题中，他尤其强调了政府部门的支持不足问题。以国外为例，比如美国1975 年由NASA 牵头制定的ACEE飞机节能计划，前后执行了10 年；接着又有著名的ACT 先进复合材料技术计划；再如欧洲TANGO 技术应用近期目标计划，以及NGCW 下一代复合材料计划等。此外，政府的作用还体现在法规痕迹技术标准的制定，这对推动复合材料的发展至关重要。
) g5 f0 ~) k0 K/ A2 S4 @7 `5 N        反观中国，因为缺乏统一的标准以及政府的带头作用，复合材料行业各自为政，埋头单干。泰山体育产业集团有限公司总共龙国荣在演讲中也表达了相同的观点：复合材料行业上下游应该加强合作，彼此学习和借鉴，共同推动行业的发展。
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        陈绍杰还说道：“应用是硬道理，应用上不去，许多具体技术问题就暴露不出来，解决不了，何谈技术进步？因此应用落后是我国复合材料技术发展的一个瓶颈、一个短板，关键症结所在。”
        他最后指出，国家已经认定材料工业是国民经济的基础产业，新材料是材料工业的先导，是重要的战略性新兴产业。明确了新材料是国家七大新兴战略之一，是重点发展新兴功能材料、高性能结构材料和先进复合材料。“无需多言，我国已是一个复合材料大国，年耗碳纤维一万吨以上，但还不是一个强国，由大国走向强国，我们必须看到问题，找出差距，认清方向，做出切实努力。”
0 x9 W* c( }  }0 Q) P% _3 ?        张福详也指出，针对我国复合材料企业小而散的现状，兼并重组、甚至跨界重组作为结构调整的重要举措，将成为发展趋势。通过兼并重组使企业加强资源整合、实现快速发展、提高竞争力，并充分发挥兼并重组在化解产能严重过剩矛盾、调整优化产业结构、提高发展质量效益方面的作用。复合材料行业要做大做强，纵向与玻纤、树脂等上游行业加强合作，发展深加工制品；横向要参与到汽车、建筑等下游应用领域中，在跨界合作中消纳产能，拓展新技术，并推动材料的演进更替。
        自动化趋势
- d2 i/ ?4 M  J: p7 C, c5 g+ e        在此次论坛上，自动化得到了深入的探讨。对于复合材料而言，自动化是整个行业面临的问题。宝马公司在这个方面为复合材料自动化生产树立了一个很好的榜样。在宝马i 系列车型生产中，除了碳纤维增强复合材料结构以外，其安装过程也体现了自动化、机械化。
        张福详表示，反观我国复合材料行业，2014 年手糊成型工艺制品产量92.8万吨，虽然同比下降9%，但仍占纤维增强塑料制品行业总产量的21.4%，自动化应用依然任重道远。目前，整个制造业都在谈论工业4.0，他对此表示：“生产技术与国外比都还存在很大的落差，怎么去搞工业4.0 ？我们仍处于工业2.0、3.0 阶段。所以复合材料行业必须要明确打造机械化、自动化工艺装备的发展方向，手糊成型工艺将来只用于做异型产品。”

        关于加工制造智能化和信息化，哈尔滨工业大学土木工程学院副院长边文凤认为真空导入工艺可以成为智能制造的一个工艺，在成型过程、参数分析及在线控制方面实现智能化，在在线监控和参数采集方面实现信息化。
% b6 O$ n* F) d% l        赢创特种化学（上海）有限公司PMI 泡沫材料亚太区经理胡培在第二天的头脑风暴中指出，复合材料未来的机会还要看汽车和电子这两块大批量生产的行业，而如何能够以低成本的方式满足这两个行业的大批量高节拍生产需求，是复合材料行业发展的方向，但是这并非一蹴而就的。
5 O$ |& |# |- I  k        新工艺、新材料、新应用
2 u2 ^4 w3 b- w+ X1 p0 e% @: Y+ @% [        两天的研讨会涉及多个复合材料应用领域，包括汽车、航空航天、基础建设、风电、高速列车、游艇及体育器材等。正如张福详所说，复合材料行业与交通、建筑、能源、畜牧、航空航天、军事国防、电子电气、运动休闲等国民经济应用领域的传统行业合作越来深入，产业边界也日趋模糊，因此不同应用领域的新技术都可以彼此借鉴学习。


        中国复合材料集团有限公司的总工程师张晓明在“热塑性复合材料及其应用”演讲中介绍了一种“Multi-Meterial-Head”新型激光辅助铺放系统。该项目是由德国2 家公司共同完成的，是针对中小型企业开发出一种低成本、多功能的激光辅助铺放系统。这项新技术率先实现了多种材料（热塑性预浸带、热固性预浸带、增强纤维/ 粗纱）的铺放工艺。其特点是：自动化程度高、人工成本低、生产周期短、高纤维含量（纤维含量可达到60%-65%）；热量激光辅助感应可以精确并迅速调节温度，不会增加临近元件的温度。
+ w, L+ x+ I- f6 `1 s# Y4 U) r        南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司材料工艺研发中心工程师王瑞探讨了“高速列车采用复合材料轻量化的研究”。她指出，过去复合材料主要用于列车内部装备和装饰等非结构件，如地板、墙板、门窗、座椅、车门、卫生间等。现在越来越多地应用于各种结构件，例如，车体和车头前端部采用玻璃钢复合材料、芳纶纤维增强环氧树脂复合材料或碳纤维复合材料蜂窝夹层。
        中国船舶及海洋工程设计研究院教授级研究员曹明法在“中国复合材料船舶行业的沿革、现状和展望”演讲中分享了复合材料在游艇中的应用现状。他指出，目前全球游艇消费每年高达350至400 亿美元，对于这个高技术、高文化品位所带来的高劳动消耗的游艇产业来说，中国有着世界发达国家无法比拟的优势。中国复合材料船艇工业经过了初创奠基、引进消化、巩固提高这三个阶段，技术层面已有长足的进步，目前国内需求打开，游艇经济开始萌芽，这将给复合材料创造新的发展机遇。
        在体育器材中复合材料应用方面，泰山体育产业集团有限公司总共龙国荣称，环氧树脂体系对碳纤维品种适应性研究在国内取得重要成果，特别是国产碳纤维增强的环氧树脂基复合材料已经过了一系列性能考核，与纤维界面有关的复合材料0°压缩和面内剪切性能与国外同类纤维增强的环氧树脂基复合材料相当，界面破坏形貌基本相似，并已进入体育器材结构上的应用。
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) |5 M, |# i% o6 h7 e        此外，为降低纤维复合材料体育器材的制造成本，国家体育用品工程技术研究中心研制出了一种可弹性固化树脂体系，纤维复合材料体育器材企业可根据产品的使用要求和加温设备的情况，在95℃ -140℃温度范围内任选一种固化参数。
3 q2 O  T/ x3 k8 ]$ m        他还指出，复合材料数字化制造技术的发展，可降低纤维复合材料体育器材制造成本。传统的复合材料制造是以手工为主，手工下料、手工定位、手工铺层，成本高、质量控点多、精度低、互换协调性差，易造成制件超差等问题。数字化制造技术在复合材料结构件制造上的应用不仅提高了产品质量和生产效率，还可降低制造成本，已成为复合材料高端行业的主流技术。
* n% g  l9 z: }: l/ a        中国复合材料工业协会研究院陈博谈了“二维在线编织拉挤与拉绕工艺之比较”。他指出，最初，为提高拉挤制品横向力学性能，拉绕工艺在欧美应运而生，且可部份取消连续毡，降低成本。这种工艺的特点是：可连续化生产；劳动成本低；利于采用混杂纤维增强材料；可直接采用无捻粗纱筒；利于提高生产率与制品质量的稳定；可生产大截面和厚壁制品。
        此外，他还介绍了在线编织- 拉挤工艺，其优点包括：可连续化生产；劳动成本低；冲击强度优于纤维缠绕；更换产品时，不受编织机原结构的限制；可采用2.5D 或3D 编织，使制品层间剪切强度呈数量级大幅度提高，且可使坯料更接近成品形状。
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