4、自動(dòng)鋪放技術(shù)。自動(dòng)鋪放技術(shù)包括自動(dòng)鋪帶和自動(dòng)鋪絲。目前,該技術(shù)在速度和準(zhǔn)確度上有了很大改進(jìn),以自動(dòng)鋪放技術(shù)為代表的自動(dòng)化成型技術(shù)能夠降低生產(chǎn)成本,提高復(fù)合材料構(gòu)件質(zhì)量。但是由于應(yīng)用規(guī)模的限制,全自動(dòng)化生產(chǎn)往往會(huì)造成有限規(guī)模的復(fù)合材料成本較高,因此一定程度上的自動(dòng)化生產(chǎn),仍是復(fù)合材料低成本制造比較經(jīng)濟(jì)的手段。
5、其他。近年來(lái),更多的復(fù)合材料低成本成形、制造方法得到了應(yīng)用,如復(fù)合材料低成本工裝等技術(shù)在近年來(lái)得到了業(yè)界專(zhuān)家格的外關(guān)注,國(guó)外開(kāi)展了一些新的低成本方法,如復(fù)合材料快步成型法縮短了固化時(shí)間,流動(dòng)成形法在大型零件的成型制造中大大降低了高比強(qiáng)度復(fù)合材料的成本等等。
復(fù)合材料低成本制造的發(fā)展趨勢(shì)和改進(jìn)措施
在滿足結(jié)構(gòu)減重和性能指標(biāo)要求的前提下開(kāi)發(fā)新的低成本技術(shù),將是飛機(jī)復(fù)合材料從業(yè)人員的首要任務(wù),這也是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程,需要技術(shù)、設(shè)備、人員協(xié)調(diào)、管理層次的共同努力。
(1)完善已有工藝,逐步實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)/材料/制造一體化技術(shù)。 如RTM、RFI、VARI等技術(shù)雖然已經(jīng)發(fā)展得比較成熟,卻仍然面臨一些問(wèn)題,如RFI對(duì)樹(shù)脂的工藝性要求較高,VARI對(duì)樹(shù)脂流動(dòng)性的較高要求等。而對(duì)于其他的一些工藝(如非熱壓罐固化),雖然前景看好,但仍面臨諸如會(huì)使碳纖維體積含量減少的問(wèn)題。因此,改進(jìn)已有工藝已成為當(dāng)務(wù)之急。
(2)逐步實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料制造過(guò)程自動(dòng)化。在世界范圍內(nèi)自動(dòng)化加工設(shè)備的利用已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。制造過(guò)程的各個(gè)工序,如對(duì)預(yù)浸料鋪層設(shè)計(jì)形狀進(jìn)行的切割處理、制件鋪疊過(guò)程中的鋪層定位和輔層操作,制件固化過(guò)程的監(jiān)測(cè)和控制等,均存在自動(dòng)化的可行性。自動(dòng)化利用的增長(zhǎng),能夠在降低人工成本(尤其是在日本、澳大利亞等國(guó))的同時(shí),消除人為操作失誤,成為一種提高產(chǎn)品質(zhì)量、保證質(zhì)量一致性的重要手段。隨著復(fù)合材料在飛機(jī)部件應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大,全自動(dòng)化成形最終將在保證性能指標(biāo)的前提下實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料低成本制造的目的。
(3)合理選擇優(yōu)化方案,以縮短裝配制造周期和應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù),應(yīng)對(duì)復(fù)合材料的成本問(wèn)題。如飛機(jī)上如何使用復(fù)合材料,如何使用金屬材料,如何設(shè)計(jì)才能保證其具有最優(yōu)的性能和較低的成本。例如,空客A380上機(jī)身大量應(yīng)用了Glare層板,與相應(yīng)的鋁合金板比較實(shí)現(xiàn)減重25%~30%、疲勞壽命提高10~15倍的效果,較之以前應(yīng)用的ARALL層板有更好的雙周疲勞性能,且成本較低,只是比重稍大。
(4)開(kāi)展低成本制造新工藝。 如近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的電子束固化、Z-pin技術(shù)等,前者不需要熱壓罐,可在室溫下固化,從而降低模具費(fèi)用,節(jié)省能源,減小制品中的熱應(yīng)力,制品綜合性能好,是纖維增強(qiáng)復(fù)合材料低成本生產(chǎn)的一種新方法;后者適用于不同結(jié)構(gòu)特征的低成本泡沫材料,在一定情況下,可以有效降低成本。因此,在保證滿足性能、減重要求的前提下,開(kāi)發(fā)一些列新型低成本制造工藝是降低復(fù)合材料制造成本的有效途徑。
(5)建立科學(xué)的制造成本模型與可行可信的估算方法。
(6)在管理層面上,積極開(kāi)展、制定低成本復(fù)合材料計(jì)劃。如美國(guó)國(guó)防部聯(lián)合NASA、FAA和工業(yè)界共同發(fā)起并制訂的低成本復(fù)合材料計(jì)劃取得了巨大的成功。未來(lái),更多更長(zhǎng)遠(yuǎn)、更符合現(xiàn)代生產(chǎn)的低成本計(jì)劃的制定和實(shí)行,將不斷推動(dòng)相關(guān)技術(shù)與設(shè)備的發(fā)展,技術(shù)與管理相輔相成,進(jìn)步一實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料低成本制造。