自动铺丝机床到底有多重要?战略利器!

提到自动铺丝机床,你会想到什么?

这可不是用于纺织的机器! 

而是一种增强工业核心竞争力的利器,在航空航天、汽车、高铁、风电、船舶等领域具有非常重要的战略价值

自动铺丝机床到底有多重要?战略利器!的图1

自动铺丝技术指在多坐标自动铺丝机的控制下,铺丝头将多束预浸丝束通过放卷、导向、传输、压紧、切割、辊压等功能在压辊下集束成带,并按照计算机规划的轨迹进行铺层的自动化铺放。

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从科学角度了解过这项技术后,我们仍有些疑惑,为什么这项技术如此重要?今天就以飞机制造为例,一起来了解这项从无到有的重要技术。


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天选之“丝”

首先,我们要了解铺的“丝”到底是什么

其实这些丝就是在飞机制造时,覆盖在机身和机翼的碳纤维复合材料

自动铺丝机床到底有多重要?战略利器!的图4

这种复合材料与其他材料相比有重量轻比强度高耐高温耐腐蚀等一系列优点,被广泛应用到航空航天、国防装备及能源开发等领域,并推动了相关工业领域的快速发展。但是,受到复合材料纤维丝/带尺寸及芯模表面的复杂曲率等因素的影响,对于曲率复杂的复合材料构件的制造还存在一定困难

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自动铺丝机床到底有多重要?战略利器!的图6

战略热“机”

这几年复合材料在飞机上的应用突飞猛进,应用范围越来越广,用量越来越大。例如F35的比例是35%,而波音787和空客A350为代表的大型客机,复合材料用量已经占到飞机结构重量的50%,整个机身、机翼结构几乎全部采用了碳纤维复合材料。如此大量地使用碳纤维复合材料,目的就是为了减轻飞机结构重量、提高飞机的可靠性

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飞机大面积采用复合材料,几乎全是曲面结构,而尺寸较大的复合材料零件,通常都需要一体成型。以往传统的手工铺放方式,需要通过多次压实保障铺层质量,难度高、成型率低产品质量难以保障,已经无法满足飞机制造的需要

自动铺丝机床到底有多重要?战略利器!的图8

不仅是航天领域,随着各个工业领域所需的复合材料构件的大型化、复杂化需求的不断提升。自动铺放设备既能够大大提高复合材料构件的生产速率,又能够通过精确控制铺放过程中的工艺参数,来提高复合材料构件的精准度。自动铺丝机床的研究成为了当下研究的热点课题

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打破钳“制”

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此前,这种高端铺放设备的技术被顶级制造企业掌握,如美国Electroimpact、法国Fives、西班牙MTorres。值得高兴的是我们打破了国外封锁,成功研制了七轴同步联动的龙门式自动铺丝机,可实现铺丝过程的连续性,最大铺放速度可以达到 30m/min,该机床X向行程30m,Y向行程6.5m,能实现最多32束预浸丝束的高效铺叠,尤其在铺放的稳定性和铺放精度上,做到了与国外同类产品相当的水平。虽然仍然不能与美国50m/min铺设速度的自动铺丝机相媲美,但这仍然是我国技术上从无到有的转变。相应的国产纤维铺放软件也开发成功,为中国大型飞机的研制提供了强有力的技术保障

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技术优势显而易见:

1

和人工铺设相比,极大地降低了成本材料浪费率也降低了。人工铺设浪费率超过25%,而用自动铺丝机床完成铺设,浪费率仅为5%。

2

这项技术极大地提高了生产效率,可减少传统人工层铺劳动量40%~90%

3


质量稳定,保证组合部位精密度

4

自动铺丝技术不仅可以用于飞机制造,在其他如船舶、风电等领域也可以得到应用。

接下来我们仍要继续攻克难关,对自动铺丝机进行优化。初步掌握这项技术,也证明了我国正在逐渐打破对西方高端技术的依赖。

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