多轴向经编技术装备及复合材料制备关键技术及产业化

——2019中纺联科技进步一等奖

http://www.texnet.com.cn/ 2019-12-12 16:15:11 来源:中国产业用纺织品行业协会

  项目名称:多轴向经编技术装备及复合材料制备关键技术及产业化

  项目完成单位:常州市宏发纵横新材料科技股份有限公司、东华大学、郑州大学、常州市新创智能科技有限公司、常州市第八纺织机械有限公司、北京航空航天大学

  随着国防军工、航空航天、轨道交通、风力发电、新能源汽车等行业的深入发展,对应用材料体系提出了轻量化、低成本、高效率制备的市场需求,高性能纤维多轴向编织技术及复合材料是满足这一要求的最佳解决途径。目前,高性能纤维的多轴向经编装备关键技术及其复合材料高效率制备技术被德国、日本等发达国家垄断,尤其是技术壁垒较高的碳纤维多轴向经编装备及技术、复合材料深加工技术严禁出口。国内多轴向经编材料制备及下游复合材料生产技术、效率与国外差距明显。因此开展多轴向经编装备关键技术及其复合材料应用技术研究极为关键。

  该项目围绕高性能纤维“多轴向织造-复材成型-加工应用”的产业关键环节和技术展开,掌握和攻克了多轴向经编技术、织物及复合材料低成本、高效率的理论基础及生产加工核心关键技术。主要技术内容创新包括:(1)碳纤/玻纤高速多轴向经编机核心技术和装备。突破了碳纤维恒宽在线展纤、多经轴单独捆绑、机器人智能储纱,开发了自由多角度铺纬,实现了纱线铺设精确度达到±0.5°,突破了多轴向经编机三十轴联动、整机智能控制等技术,建立了自学习光电纬纱状态感知装置与特征数据库。(2)低成本全规格碳纤、玻纤及混编多轴向织物及编织技术。攻克了低克重加密分纱玻纤织物编织技术,低成本大丝束碳/碳、碳/玻混杂层间全规格多轴向编织技术;发明了多角度铺纬机构,研发了碳纤和玻纤两种材料的恒速张力闭环控制技术、自动化混合铺设技术、张力协同控制技术等。(3)碳纤维增强热塑/热固编织结构复合材料快速成型技术。构建了碳纤维增强编织结构复合材料宏、细观性能预测、以及结构一体化优化设计方法,研发了我国独有的可回收热塑性碳纤维热压模具和成型工艺,首次实现了我国碳纤维增强热塑性编织结构复合材料汽车结构横梁的集成制造,研发了热固性树脂基复合材料快速成型及自动化单元装备技术,突破了大规模工业化生产的技术瓶颈。该项目属于新材料技术领域,涉及纺织科学、纺织机械、复合材料成型等跨学科领域,是高性能预制件至复合材料成型产业发展的关键关键技术重大创新。

  项目成果已获得授权发明专利40项,实用新型专利60项;发表论文20余篇;制定国家标准2项;建立了多轴向经编材料生产线52条,复合材料生产线2条,并实现了产业化;经专家认定,项目整体技术达到了国际先进水平;产品经航空、风电、汽车等领域典型应用,获得认可。该项目整体技术自2015年实施应用以来,已累计新增产值达42亿元,新增利润3.1亿元,项目产品连续2年国内外市场占有率稳居第一,取得了较好的经济效益和社会效益。项目打破了国外技术垄断,满足了航空航天、风电叶片、汽车等国家重大需求,有力促进了多轴向经编技术及先进复合材料技术的发展。

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