复合材料先进制造技术成熟度分析
先进复合材料构件成型模具和工装技术的研究
先进复合材料构件成型模具和工装技术的研究随着科学技术的发展，先进复合材料具有更为广阔的发展空间，市场对其要求随之增加。
基于此，本文将先进复合材料作为研究对象，对其构件成型模具及工装技术进行了分析，首先阐述了先进复合材料构件成型模具及工装结构形式，然后分析了模具及工装的设计技术，最后介绍了几种先进复合材料构件成型模具和工装材料，以期为相关研究提供理论参考。
标签：复合材料;组合模具;泡沫碳0 前言就目前的技术水平而言，飞机制造中先进复合材料的应用十分广泛，逐渐成为继铝、钢及钛之后的第四大航空结构材料。
相关数据统计表明，在A380中先进复合材料的应用重量占据总重的25%;在B7B7中占据的比例为50%;在A350XWB中占据的比例为52%。
但是在先进复合材料的应用中，对构件成型工艺及工装技术的要求相对较高。
1 先进复合材料构件成型模具和工装的结构形式1.1 组合模具组合模具的原材料为金属，包括上下两个半模，常用于模压成型、注射模成型以及压机成型等成型方式中。
组合模具具有三种加热方式：（1）压盘传导加热方式;（2）热源加热方式;（3）内置模具加热系统。
技术人员可以根据具体的先进复合材料需求，选择最佳的加热方式[1]。
1.2 框架性模具框架性模具主要通过格栅结构的应用，进行构件成型模具的制造，这一模具结构形式可以有效提升构件成型模具的局部及整体刚度，从而避免模具出现变形问题。
与此同时，框架性模具能够显著提升模具型面的加热效率，保障先进复合材料的质量。
1.3 其他模具先进复合材料构件成型模具还包括连续成型模具、整体式模具以及易变形模具等多种形式。
其中，连续成型模具主要通过拉挤或者挤压方式完成材料加工;整体式模具主要用于制造尺寸较小或者以石墨为材料的先进复合材料;易变形模具主要是指不同物理状态可以呈现出不同形态的模具。
2 先进复合材料构件成型模具和工装的设计在设计方面，先进复合材料构件成型模具和工装不同于传统用具，必须考虑新材料的热匹配问题，且十分强调设计的精度。
复合材料可行性分析
复合材料可行性分析引言复合材料是指由两种或两种以上的材料组成的，在宏观上具有新的特性和性能的材料。
由于其轻质、高强度、抗腐蚀等特点，复合材料在航空航天、汽车、建筑等领域得到了广泛应用。
本文将对复合材料的可行性进行分析。
1. 技术可行性复合材料制造需要先进的技术和设备，包括纤维增强材料的制备、预浸料的制备、复合材料成型和固化等工艺。
这些技术的可行性对于复合材料的应用至关重要。
目前，复合材料制造已经取得了一系列重大突破，例如预浸料技术和自动化生产线的建设，大大提高了复合材料的生产效率。
因此，从技术层面上来说，复合材料具备一定的可行性。
2. 经济可行性复合材料的生产相较于传统材料的生产存在一定的成本差异，主要体现在材料成本、制造成本和设备投资等方面。
然而，随着复合材料技术的进步和产能的提升，其成本逐渐下降，开始逐渐替代传统材料。
同时，复合材料的优异性能和长寿命使其在运营和维护成本上具备较大的优势。
因此，从经济角度考虑，复合材料在许多应用领域都具备较高的可行性。
3. 环境可行性与传统材料相比，复合材料具备较低的密度和高的比强度，因此需要更少的材料来完成相同的工作，从而减少了资源消耗和碳排放。
此外，复合材料具有耐腐蚀、抗老化等特性，可以延长使用寿命，减少对环境的负面影响。
因此，从环境可行性的角度来看，复合材料是一种较为可行的选择。
4. 应用领域可行性复合材料的特性使其在多个领域具备广泛的应用前景。
在航空航天领域，复合材料由于其轻质高强的特点，可以减少飞机的燃油消耗，提高飞机的载荷能力。
在汽车领域，复合材料的使用可以减轻车身重量，提高燃油经济性和减少尾气排放。
在建筑领域，复合材料的抗腐蚀性能和耐用性使其成为一种理想的替代品。
因此，从应用领域可行性的角度来看，复合材料具备广阔的市场前景。
结论综上所述，复合材料在技术、经济、环境和应用领域上都具备一定的可行性。
虽然在某些方面仍然存在一些挑战，但是随着技术的不断进步和成本的降低，复合材料的应用前景将变得更加广阔。
2023年树脂基复合材料行业市场前景分析
2023年树脂基复合材料行业市场前景分析随着新材料技术的不断发展，树脂基复合材料行业已经成为了国内外关注的热点。
树脂基复合材料是指利用高强度的复合材料增强树脂材料，具有轻量化、高强度、高刚度等诸多优点，已经被广泛应用于航空航天、汽车、船舶、电子、建筑、医疗、文化、体育、娱乐等众多领域，并逐步替代传统材料。
树脂基复合材料行业市场前景分析如下：一、市场规模不断扩大当前，全球树脂基复合材料市场规模已达到数千亿美元，未来预计仍将保持快速增长，其中北美、欧洲和亚太地区是市场发展的主要地区。
根据市场研究机构的数据显示，2019年全球树脂基复合材料的市场规模达到了1170亿美元，预计到2024年将增长到1710亿美元。
国内市场规模也在不断扩大，目前已超过600亿元人民币，预计到2025年中国市场将超过2000亿元人民币。
二、应用领域不断拓展树脂基复合材料的应用范围非常广泛，涵盖了多个领域。
在航空航天领域，树脂基复合材料被广泛应用，能够有效地降低航空器的重量，提高燃油效率；在汽车领域，树脂基复合材料可以大幅度减轻车身重量，进而带来更低的油耗和更高的安全性能；在建筑领域，树脂基复合材料被用于新型建筑材料的制造，具有良好的保温隔热性、防水透气性和抗冲击性；在体育器材制造领域，树脂基复合材料不仅轻盈耐用，而且可以用来加强器材结构，提高其表面质量和美观度。
因此，随着市场需求的增长和技术的不断进步，未来树脂基复合材料的应用领域将会更加广泛。
三、技术不断升级树脂基复合材料的发展一直面临着技术瓶颈。
但随着科学技术的不断进步，树脂基复合材料的生产技术正在逐渐成熟。
未来，随着先进制造技术的不断升级，如3D打印和机器人自动化等技术的应用，树脂基复合材料的生产效率将会大幅提高，技术也将更加成熟。
此外，具有环保、可再生和可降解性的树脂基复合材料的研发和生产也是未来发展的重点。
综上所述，树脂基复合材料市场有着广阔的市场空间，其中涵盖了多个领域。
先进轻质复合材料成形技术与装备开发与典型应用
先进轻质复合材料成形技术与装备开发与典型应用下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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基于TRL的航空复合材料技术成熟度评估
基于T R L的航空复合材料技术成熟度评估蓝元沛 关志东(上海飞机设计研究所,北京航空航天大学大型飞机高级人才培训班)摘要:结合积木式方法的实施步骤,提出基于T R L的航空复合材料技术成熟度评价方法。
此评价方法将先进复合材料技术成熟度分为九个等级,涵盖了复合材料从基础研究、工程研究到批量生产整个过程,其有效性通过对国内外一些航空复合材料新技术的成熟度评价得到证明。
飞机设计人员在飞机方案研制阶段对主承力结构进行选材时,可采用此方法对复合材料的技术成熟度进行评估,以降低型号研制的风险及复合材料的应用对型号研制进度的影响。
关键词:航空材料;先进复合材料;技术成熟度;技术完备等级;评价方法0 引言新材料特别是复合材料在飞机上的应用,不仅可以带来减重效果,而且还可以带来结构性能和功能、效能的改善以及运营成本下降的综合效益[1]。
因此,不管是新一代战斗机还是大型客机的研制,都需要应用先进复合材料以提高飞机的总体性能。
尽管复合材料在飞机主承力结构件上的应用可以减轻结构重量,减少全寿命期费用,但采用新材料或新的复合材料技术势必会增加飞机研制的风险。
波音787机身采用复合材料整体机身段新型技术,尽管可以减少零件和连接件的数量,显著减轻结构重量,但由于该机身段整体件关键技术问题影响了飞机适航认证和交付用户的进度,给波音公司带来了巨大的经济损失[2]。
可以认为,这是波音787飞机复合材料整体机身的技术成熟度不够高的问题。
飞机设计人员在飞机方案研制阶段对主承力结构进行选材时,需要对复合材料的技术成熟度进行评估,以确定是否选用复合材料以及复合材料的应用部位和比例。
美国国家航空航天局(N A S A)和美国国防部采用技术完备等级(T e c h n o l o g y R e a d i n e s s L e v e l s,简称T R L)方法,把先进材料的技术成熟度划分为9级,级别越高,成熟度越高。
一般先进材料完成预研后,技术成熟度大约达到3～4级的水平,达到6级成熟度以上的新材料可供型号选用[3～6]。
我国复合材料拉挤成型技术及应用发展情况分析
（ ５）可制造含 凹凸复 杂断面形 状 的制 品 ； （ ６）制品质量稳定 、外 观平滑 。
２ 我 国拉挤技术发展 的历程
２ ． １ 技术 源流
（ １ ）日、欧美有关拉挤成型的技术文献 ；
（ ２ ） 引进国外拉挤成型技术及生产线予我以启发和参考
据统 计我 国已引进英 国 Ｐ Ｕ Ｌ Ｔ Ｒ Ｅ Ｘ， 美国Ｐ Ｃ、Ｃ Ｐ Ｅ、Ｃ Ｐ Ａ、 Ａ ＤＶ ＡＮ Ｃ Ｅ Ｄ Ｃ Ｏ ＭＰ ＯＳ Ｉ Ｔ Ｅ Ｓ 、 Ｐ Ｕ Ｌ Ｔ Ｒ ＵＳ Ｉ Ｏ Ｎ Ｔ Ｅ Ｃ ＨＮ ＯＬ ＯＧ Ｙ、Ｆ Ｉ ＢＥ Ｒ Ｆ Ｌ Ｅ Ｘ、Ｃ Ｏ ＡＳ Ｔ、Ｂ Ｒ Ｏ Ｔ Ｈ Ｅ Ｒ，意 大利 Ｔ ＯＰ Ｇ Ｌ ＡＳ Ｓ ，
（ ４ ）向深度和广度进军 （ 进入 ２ １ 世纪迄今 ）
拉绕 、在线编织拉挤、树脂注射浸渍、纤维预加张力 、拉挤非金属模具微波加热、钢模 具感应加热等技术已逐渐推广 。拉挤生产装备及其产品技术含量、附加值提升。面向国内外 两个市场 ，拓宽产品应用领域 。拉挤成套技术、拉挤产品已进入欧美 Ｆ Ｉ 等发达国家市场。
空部门等多家引用 ；制造了 ３ Ｏ台履带式拉挤机 ，惜未及时推广。
中意玻璃钢公司时任董事长岳红军主编的 《 玻璃钢拉挤工艺与制品》一书出版 ，这是国
内迄今唯一关于拉挤的专著 ，至今仍对拉挤技术进步起促进作用。
无锡一民营企业开发蔬菜大棚竿拉挤在线覆膜技术。
由武汉理工大学设计 、哈尔滨玻璃钢研究院与山东武城北方玻璃钢厂制生产的地铁接触 轨保护罩成功用于伊朗德黑兰地铁 。 多家拉挤产 品生产及设备制造企业兴起。
丹阳已有厂家生产 。悉江苏九鼎新材料公司与美国专家联合设计连续毡生产线 已投产 。九鼎 自己就生产拉挤型材，其连续毡谅必有 良好的工艺性等综合性能。 膨体纱有利于改善界面 、提高力学性能，亦可改善拉挤制品表面品质 ，国内引进加拿大
大型复合材料壁板先进制造技术及应用
大型复合材料壁板先进制造技术及应用李林【摘要】The large and integrative composite panels can not only reduce the plane weight, but also improve the plane performance, simplify assembly. Because of layup complexity in the large-sized co-cured composite part, it is dif-ficult for traditional molding technology and quality is unstable. With the theory of design for manufacture, DFM, and ap-plying the advanced digital manufacture technique to the composite part , it is a good method for solving the large-sized composite panel manufacture.%大型整体化的复合材料壁板会起到较好的减重效果,明显提升飞机的整体效能,简化装配工艺.大尺寸共固化的复合材料制件铺层结构复杂,传统成型工艺难度大,质量稳定性差,组合元件形位尺寸有偏差.随着设计制造一体化(DFM)理念的出现,先进数字化制造技术在复合材料零件制造方面的应用很好地解决了大尺寸复合材料壁板类零件制造的难题.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2017(000)011【总页数】5页(P105-109)【关键词】设计制造一体化;自动铺带;加热预成型;激光定位组合【作者】李林【作者单位】航空工业沈阳飞机工业(集团)有限公司,沈阳 110850【正文语种】中文相较金属材料，复合材料有较好的比刚度、比强度、耐疲劳、抗冲击、耐腐蚀性能。
复合材料的制备及应用分析
复合材料的制备及应用分析复合材料是由两种或两种以上的不同材料组成的一种新型材料，它是一种将不同的材料进行合理地组合，以形成想要的特殊性能的新材料。
复合材料可以是纤维增强塑料，碳纤维增强复合材料等，由于其具有高强度、高刚度、高耐腐蚀性、低密度等特点，已被广泛应用于航空、船舶、汽车、建筑等领域，成为现代工业技术的重要组成部分。
一、复合材料制备技术复合材料的制备涉及到多种技术，其中包括纤维增强塑料成型、层板成型、铸造、钣金成型、注塑成型等多种方式。
其中，纤维增强塑料成型技术是一种应用最为广泛的制备技术。
1、手层叠加法手层叠加法是最简单的复合材料制备工艺，通常通过将预浸渍的纤维层一层层地叠加在模具中来制作成型件。
手层叠加法可以利用复合材料的线性材料特性，或选择适当的层厚度、叠加方向和纤维性质，从而获得所需的强度和刚度。
2、自动化层叠加法自动化层叠加法的原理与手层叠加法相同，但它使用的是自动化设备，其实现方式可以是各种，包括将预浸渍的纤维层喷涂到热压模具上、利用熔体将预先切割好的纤维增强材料纤维融合、自动化激光或者机械加工预渲染的纤维增强塑料等等。
3、自动化成型法自动化成型法是通过自动化设备将预先切割好的复合材料放入热压模中，进行成型制造的技术。
利用热和压力，这种技术可以在短时间内形成无缝的结构件。
自动化成型法广泛应用于大型、复杂的结构件，包括飞机翼、机身等。
4、预浸型复合材料预浸型复合材料是一种制造复合材料的高效技术。
它通常是通过将预先浸渍过的纤维加固材料与之结合，然后将其固化，使得它失去一部分基成分，获得更高的耐腐蚀性和高强度。
与先进的手工布置系统相比，预浸型复合材料的生产效率更高。
二、复合材料的应用领域由于复合材料具有高强度、高刚度、耐腐蚀性和较低的密度等特点，它被广泛应用于航空、船舶、汽车、建筑等领域。
1、航空工业由于复合材料具有优异的强度和轻量化的特点，它已被广泛应用于航空工业的制造中，包括飞机和航天器的结构，发动机等。
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复合材料先进制造技术成熟度分析
【摘要】本文分析了复合材料飞机结构技术成熟度定义方法，对每一等级的复合材料技术成熟度进行了概要描述。
通过复合材料机翼、机身等结构的实例分析，给出了目前国外先进机型在制造技术上的成熟度等级。
【关键词】复合材料；成熟度；先进制造技术
技术完备等级（trl）是一种比较系统的技术成熟度评价方法，由美国nasa于20世纪90年代初提出，并被美国空军研究实验室（air force research laboratory）作为武器系统技术成熟度的评价方法。
1999年，美国国防部开始执行trl，并颁发trl军标指南草案。
美国其它政府部门、机构和许多国际技术组织自美军颁发trl军标指南草案后，也开始在项目管理的适用性评价工作中推广应用trl。
nasa按技术的发展过程将技术成熟度划分为九级： trl 1～trl 9。
国内外航空企业型号研制中，复合材料的应用通常采用积木式方法逐步验证和实施。
积木式方法对复合材料从试件、元件、组件、部件，直到全尺寸部件结构都需要进行严格考核，以避免结构超重和结构设计的风险。
其遵循的层级递进的研究方法同样可以归纳为表1所示的9个成熟度等级。
复合材料技术成熟度达到trl 6之前，主要以预研为主，而trl 6以上则可进入工程化开发阶段，供型号选用。
一般情况下，一种新复合材料技术处于单一的trl等级。
新材料的研制并不一定要经历
所有trl等级，但跨等级发展将增加材料研制的风险。
美国在过去的几十年中实施了一系列的复合材料研究计划，以解决飞机复合材料设计、制造、生产、试验中遇到的问题。
通过这些研究计划的实施，美国实现了复合材料结构由飞机次承力结构到主承力结构中的过渡，积累了复合材料机翼、机身结构设计的经验，确定了一系列的复合材料结构设计准则和试验方法，解决了复合材料生产过程中遇到的诸多困难，从而大大推动了美构复合材料结构在飞机结构中的应用。
这些研究成果集中的体现在boeing-787、f-22、b-2等新一代先进飞机中。
为了解决复合材料生产制造方面存在的一些问题，进一步推动复合材料结构在飞机结构中的应用，nasa对多种复合材料制造技术进行了研究。
其研究重点是纤维自动铺放技术、编织复合材料的损伤容限设计和复合材料的液体成型工艺。
此外，对复合材料的高速自动化生产技术和低成本的复合材料制造设备也进行了一些探索性研究，以解决复合材料结构的成本问题。
在复合材料制备方面，nasa兰利研究中心重点发展热固性和热塑性复合材料的低成本自动生产技术；对复合材料预浸料的低成本液体成型工艺也进行了研究。
在复合材料的低成本自动制造工艺研究中，详细的讨论了纤维自动铺放等热塑性和热固性复合材料材料的制造工艺。
在复合材料预浸料的液体成型工艺研究中，主要讨论了树脂膜熔浸（rfi）、树脂转移成型（rtm）和真空辅助树脂转移成型（vartm）。
通过在复合
材料机翼盒段结构上的应用，对用这些低成本制造方法生产的材料和结构的性能进行了鉴定。
实例1：
为了解决编织复合材料预浸料的制造问题，nasa研制出了新一代的高效缝纫设备，解决了先前的缝纫设备存在的问题，采用该设备能够对客机机翼蒙皮结构进行快速缝纫，从而提高了结构的损伤容限和面外性能特性。
研究人员采用该设备制造的蒙皮壁板结构已经应用于ast计划中的机翼结构设计，如图1所示。
实例2：
对于树脂膜熔浸技术（rfi），研发出了可重复使用的真空袋；并通过建立三维模型对材料生产过程中树脂材料的流动性、流动路径和渗透时间等进行了研究，明确了预浸料的紧密型和渗透性对结构性能的影响。
采用rfi技术制造出了完整的机翼蒙皮壁板结构，如图2所示。
实例3：
对于纤维自动铺带技术，研究人员研制出了新的用于纤维自动铺放的自动化设备；采用该设备可以复合材料单向层进行加热、铺放和剪裁等，新的铺放设备能够铺设五个0.635cm宽的纤维或3.18cm 宽的热塑性或者热固性胶体材料，并且可以继续改进从而铺设更窄的纤维材料，从而提高了复合材料的生产效率。
采用这种制造工艺制成的复合材料结构已经应用于boeing-777客机的尾翼结构、f/a-18e/f的尾翼和进气道结构和v22的部分零
件结构上。
采用纤维自动铺放技术制造出了高质量、高强度准各向同性圆柱形壳体复合材料板，图3为复合材料壳体的照片。
技术成熟度分析：
实例1、2、3中，应用这些新的研究成果，nasa研究人员制造了大量的典型复合材料结构，这些典型结构的制造成功，为以后复合材料结构设计、生产奠定了良好的基础。
其中的某些制造工艺已经应用于具体型号的结构制造中。
根据nasa九级技术成熟度标准，该项技术的技术成熟度为9。
【参考文献】
[1]杨乃宾.新一代大型客机复合材料结构[j].航空学报，2008，29（3）：596-604.
[2]杨乃宾.大型民机机体结构用复合材料分析[j].航空制造技术，2009（5）：68-70.
[3]牛春匀.实用飞机复合材料结构设计与制造[m].北京：航空工业出版社，2010.
[责任编辑：王静]。