作為高新技術(shù)企業(yè),最真摯的愛國誓言唯有不斷的科技創(chuàng)新。

當人們?yōu)楸本┒瑠W火炬“飛揚”宛如絲帶舞動的飄逸造型而歡欣鼓舞,為我們中國人自己造的大飛機展翅翱翔而倍感自豪之時,少有人知道在這些成就的背后,有著怎樣的“大國重器”。

“復材行業(yè)皇冠上的明珠”——三維編織裝備

(專家現(xiàn)場考察三維編織機)

2023年1月12日,受中國紡織工業(yè)聯(lián)合會委托,中國紡織機械協(xié)會在江蘇省鹽城市組織召開了由東華大學與江蘇高倍智能裝備有限公司共同研發(fā)的“復材預成型體內(nèi)環(huán)軌道三維編織系列成套裝備及技術(shù)”項目科技成果鑒定會。

三維編織自動化系列裝備是復材成型技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù),被譽為“復材行業(yè)皇冠上的明珠”,是尖端國防、航空航天領(lǐng)域的剛需。三維編織的復材結(jié)構(gòu)件在航空航天、國防軍事、海洋工程、重要民用等領(lǐng)域都有廣泛應用。由于涉及國家戰(zhàn)略,三維編織及其裝備技術(shù)被西方國家嚴密封鎖,國內(nèi)企業(yè)進口不到先進的三維編織裝備。因此,本項目開發(fā)的三維編織裝備將成為最佳首選。

(項目團隊向?qū)＜医榻B三維編織裝備)

東華大學團隊以科技創(chuàng)新和解決國家急需為己任,圍繞高端織造裝備中的短板問題,開展基礎理論研究,突破關(guān)鍵核心技術(shù),推動產(chǎn)業(yè)化應用,已有十幾年技術(shù)積淀。

東華大學與云路復合材料(上海)有限公司成員企業(yè)江蘇高倍自2020年開始“復材預成型體內(nèi)環(huán)軌道三維編織系列成套裝備及技術(shù)”研究,研制出內(nèi)環(huán)系列和滿錠子系列三維編織機并已實現(xiàn)規(guī)模化應用。其產(chǎn)品已用于航空、航天、軌交、能源、基建、國防等國家重大戰(zhàn)略領(lǐng)域,并圓滿完成了2022年冬奧會和冬殘奧會火炬碳纖維復合材料外殼的量產(chǎn)任務。

本項目自2020年底以來已在用戶企業(yè)使用2年,證明裝備性能滿足設計要求,生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量良好。經(jīng)國家紡織機械質(zhì)量檢驗檢測中心檢測,質(zhì)量符合要求。在此期間積累的大量試驗和使用數(shù)據(jù),表明該技術(shù)已成熟,具備產(chǎn)業(yè)化推廣的條件。為此,中國紡織機械協(xié)會主辦了此次鑒定會。

創(chuàng)新點有哪些?

(鑒定委員會成員)

鑒定委員會在位于淮安的設備驗收會場進行了現(xiàn)場考察測試。鑒定會在鹽城市召開,中國紡織機械協(xié)會會長顧平、副會長侯曦、高級顧問祝憲民以及總工程師李雪清出席會議,鑒定委員會由上海大學孫晉良院士、西安交通大學盧秉恒院士、太平洋機電(集團)有限公司陳興強教授級高工、中國復合材料工業(yè)協(xié)會孟弋潔教授級高工、中航工業(yè)成都飛機工業(yè)(集團)有限責任公司洪建勝教授級高工、中國復合材料集團有限公司張定金教授級高工、武漢紡織大學梅順齊教授、國家紡織機械質(zhì)量檢驗檢測中心主任李瑞芬教授級高工、中車青島四方機車車輛股份有限公司陳燕榮教授級高工、中國商用飛機有限責任公司劉衛(wèi)平教授級高工、上海交通大學趙言正教授組成。

鑒定委員會專家聽取了東華大學項目團隊作的報告,審查了相關(guān)資料,考察了生產(chǎn)現(xiàn)場,復核了主要技術(shù)指標,經(jīng)質(zhì)詢討論,形成鑒定意見如下:本項目整體技術(shù)達到國際先進水平,鑒定委員會一致同意該項目通過鑒定,并建議加快在行業(yè)推廣應用。

本項目裝備內(nèi)環(huán)柱面軌道三維編織機、內(nèi)環(huán)球面軌道三維編織機、滿錠子變軌交聯(lián)三維編織機和滿錠子連續(xù)交聯(lián)三維編織機均為國內(nèi)首創(chuàng),后3類還為國際首創(chuàng)。在高精度、大尺寸、復雜結(jié)構(gòu)件編織方面具有優(yōu)勢,達到或優(yōu)于國際先進水平,并且取得如下創(chuàng)新性成果:

(1)創(chuàng)新開發(fā)了內(nèi)環(huán)球面軌道、滿錠子變軌交聯(lián)和連續(xù)交聯(lián)三維編織機原理,在國內(nèi)首次研制出基于該原理的內(nèi)環(huán)軌道三維編織系列成套裝備,實現(xiàn)了復材預成型體高精度編織、大尺寸復材結(jié)構(gòu)件三維編織、大曲率異形結(jié)構(gòu)件自動化編織;

(2)提出了三維編織過程中纖維束力學模型的建立方法,獲得了內(nèi)部激勵和外部擾動下齒輪副的動力學特性、錠子座與撥盤的軸向間隙模型和接觸力模型、變軌纖維束最小張力和錠子最小儲紗量,為有效控制纖維束受力狀態(tài)提供了理論依據(jù);

(3)提出了負載均衡、交叉耦合解耦控制策略和機器人牽引速度連續(xù)平滑調(diào)控、大曲率異形結(jié)構(gòu)件偏心編織方法,研制了三維編織在線仿真及數(shù)字化控制系統(tǒng),提高了編織過程的穩(wěn)定性、精確性和一致性。

打破西方封鎖,滿足國家戰(zhàn)略需求,社會意義重大

(專家現(xiàn)場考察三維編織機)

除了可以帶來可觀的直接經(jīng)濟效益,本項目具有重要的社會意義:

打破了發(fā)達國家對復材預成型體三維編織裝備技術(shù)的封鎖,展示中國自主研制高端裝備的能力;滿足國家尖端國防和重要民生領(lǐng)域?qū)Ω咝阅芾w維復合材料的戰(zhàn)略需求;有助于建設高性能纖維復材預成型體編織裝備與產(chǎn)品示范工廠,在行業(yè)推廣應用;高性能纖維復合材料使應用對象輕量化,從而達到節(jié)能、降耗、降噪的效果;有利于培養(yǎng)碩士、博士研究生和企業(yè)技術(shù)人員,形成高水平研發(fā)團隊和持久創(chuàng)新能力。

科技興則民族興,科技強則國家強。云路復合材料(上海)有限公司在復材領(lǐng)域的重大技術(shù)裝備創(chuàng)新,實現(xiàn)了裝備高端化、智能化,為國家解決關(guān)鍵技術(shù)“卡脖子”問題,在關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自主可控。未來,云路復合材料(上海)有限公司將堅持“專精特新”發(fā)展之路,不斷用技術(shù)進步推動產(chǎn)品向更高性能發(fā)展!