創新輕量化技術 拓展非航民品新領域

  中航復合材料有限責任公司(以下簡稱“中航工業復材”),是中航工業黨組進行“專業化整合”并引入北京市戰略投資,于2010年6月成立的一家聚集了國內航空復合材料領域優秀人才、先進技術和專業資源的復合材料行業龍頭企業。經過近五年的發展,中航工業復材緊緊圍繞“成為級先進復合材料技術和產業先鋒”的愿景,全面提升我國航空復合材料研發能力和水平,不但滿足了我國高品質航空武器裝備研制需求,還大力拓展民用航空和非航民品領域,進一步推動了民用飛機和非航產業復合材料技術的應用和發展。在中航工業復材非航民品創新團隊的持續努力下,復合材料已從往日的航空領域逐步擴展到新能源汽車、特種車輛、軌道交通及醫療器械應用等關乎國計民生的非航民品領域,從而“飛入尋常百姓家”。
  先進復合材料作為一種基礎新材料,在國民經濟各領域有著廣泛的應用前景,我國已將包括先進復合材料在內的新材料確定為加快培育和發展的戰略性新興產業,隨著低碳經濟和可持續發展成為全社會的共識及法律法規的強制要求,眾多領域如交通運輸、基礎設施、風力發電、電力傳輸、海上石油設施等對輕質高性能的復合材料的需求越來越迫切,因此,無論從市場需求還是政策支持方面,復合材料都面臨非常好的發展機會。
  一般認為,民用領域先進復合材料的應用大致可分為體育休閑用品和工業應用兩大領域。國際上,體育休閑用品領域包括高爾夫球桿、網球拍、曲棍球拍、羽毛球拍、釣魚竿、自行車及賽艇、賽車、滑板等,約占復合材料在民用領域應用的25%左右;工業應用領域覆蓋廣、內容多,也是一個發展快、前景好的應用領域,其細分有新能源汽車、軌道交通、醫療器械、建材、風力發電、船艦、防彈產品等領域,約占復合材料在民用領域應用的75%左右。但目前復合材料在國內工業領域應用僅占40%,在體育休閑用品領域應用占60%。與國外相比,的復合材料在工業領域的應用偏低,后續需大力發展新能源汽車、特種車輛、軌道交通、醫療器械、沿海油田應用等領域。
  作為一家以軍工和航空為主的企業,中航工業復材積極探索開展非航民品業務,公司成立之初便確定了要大力發展非航民品業務的總體戰略,“以市場為導向,以成本為核心;充分發揮公司在品牌、高端人才和研發能力方面的優勢;充分利用社會上制造、營銷和資本資源;以價值實現為目的,采用多種商業模式實現產業化發展”。由此,公司在非航民品方面的總體戰略定位是“面向工業領域的市場需求,建立設計-材料-工藝一體化的復合材料及構件研發能力,提供可滿足成本控制目標的復合材料產品完整的解決方案,形成國內外廣泛認可的企業品牌和產品標準;通過項目研發、成果轉移和配套材料銷售等多種方式實現非航復合材料民品產業的快速發展。”
  經過近五年的發展,中航工業復材“創造輕快的”的使命越來越堅定、清晰。這一理念有兩個層次,一是體現復合材料“輕”和“快”的本質屬性價值,即“為客戶提供更輕、更強的材料、產品的解決方案和服務,與客戶一道,通過輕量化的技術創新,讓客戶快速發展,讓公司快速發展”;二是指復合材料讓企業堅守和實現“輕快”的社會價值,即“讓股東滿意,讓員工快樂,讓社會美好”。
  為了完成自己的使命,確保戰略目標實現,近年來,中航工業復材在非航民品領域進行了一系列積極的探索,但這一切都建立在對當下市場及產業現狀清醒認識的基礎上。盡管新能源、新材料等戰略性新興產業的發展對復合材料的需求旺盛,復合材料市場前景廣闊,但巨大市場前景面前仍有兩個“攔路虎”:一個是我國復合材料新產品設計和開發能力不足,缺少系統完善的復合材料產品設計開發體系和團隊,導致新產品的上市速度、質量和成本很難滿足要求;另一個是復合材料制品在新型產業領域的應用帶來的優勢尚未得到認可和接受,成本及質量穩定性、可靠性和回收利用等問題是用戶普遍關心和擔憂的問題。
  問題和困境是客觀存在的,但關鍵在于拓寬思路,尋找有效的途徑和手段解決問題,打開局面,突出重圍,以持續創造企業的價值。面對以上困難,中航工業復材的非航民品團隊在公司黨政班子的統一領導下,確立了“成為復合材料產品研發與產業化集成方案的提供者”的非航民品發展思路。 “集成解決方案”其實貫穿復合材料產品研發與產業化的整個過程,即設計、材料、制造、檢測和服務整個鏈條,公司這五年里積極努力推進了整個鏈條中各環節的關鍵能力建設。在設計方面,公司從原空客研發中心整體引進了設計團隊,團隊不僅可以采用全套的設計工具進行結構和強度設計,還在借鑒原來航空數據庫的基礎上形成了民用材料數據庫,這對民品設計十分重要;在材料方面,公司在原來航空成熟的樹脂、預浸料、蜂窩及芯材等材料基礎上,發展了諸如快速固化樹脂及預浸料、綠色蜂窩等民用新產品,這些材料可以和設計良性互動,必要時可以根據客戶需要進行定制開發,全方位滿足甚至超越客戶需求;在制造方面,公司依托對航空的投入,根據民品的特點,發展了低成本的快速模壓、VARI(真空輔助樹脂浸滲)、RTM(樹脂傳遞模塑)、纏繞等工藝,設備先進齊全,目前正在朝著自動化方向積極邁進;在檢測方面,公司擁有從原材料到制件的檢測隊伍,檢測設備齊全,檢測人員實戰經驗豐富;在服務方面,公司通過這幾年的市場化實踐,可以及時、系統、高效地為客戶提供全流程專業化的貼心服務。
  “寶劍鋒從磨礪出,梅花香自苦寒來。”只要付出努力,總會有回報,機會總是會眷顧有準備的團隊和企業。中航工業復材正是認識到未來交通運輸、軌道交通、電力石油、醫療設備等領域廣闊的市場前景,經過幾年來辛勤耕耘和不懈努力,在立足非航民品戰略規劃的基礎上,積極踐行“創造輕快的”的使命,努力實現“成為級先進復合材料技術和產業先鋒”的愿景。
  成立以來,中航工業復材立足自身在復合材料的集成優勢,針對民用復合材料和應用的特點,通過集成項目研發團隊,逐步攻克了低成本材料技術、低成本機械化自動化制造工藝技術、快節拍連續生產集成技術、材料-設計-制造一體化產品設計技術、產品關鍵性能試驗技術等六大關鍵技術,以市場需求為牽引,著手打造了原材料和中間材料產品平臺、醫療復合材料構件產品平臺、交通領域復材構件產品平臺、運輸用罐車產品平臺和復合材料客車車身產品平臺五大產品平臺。目前,每個平臺上的項目均取得了實質性的突破,均有典型產品完成研發并逐步進入產業化,如快速固化(5min)預浸料、植物纖維預浸料和蜂窩、復合材料板簧和傳動軸、轎車覆蓋件、配車用復合材料油罐、復合材料電動客車車身等。
  這些平臺化的產品是中航工業復材“創造輕快的”的極好例證。以29立方的配車用復合材料油罐為例,原來的碳鋼油罐罐體自重是5.5噸,而復合材料油罐罐體的重量僅有3.8噸,減輕了1.7噸即31%的重量,減重對油品運輸客戶的好處就是“滿載多拉油、空載少耗油”,可以為客戶帶來可觀的收益。據測算,假如每臺車每年運營8萬公里數,空駛節油可以為客戶節省約1.9萬元的成本,多拉油又可為客戶多帶來約4.1萬元的收入,兩者合起來就是每臺車一年可以多為客戶帶來約6萬元的收入!此外,罐體輕了還有其他好處,如整車重心低了,車輛操控性能就提升了,有利于運輸過程中的緊急避讓,減少與其他車輛或道路欄桿剮蹭的可能性,降低了由此帶來的起火爆炸事故的幾率,安全性能得到提高。又比如,公司開發的12米全復合材料電動大巴車身,車身結構布局為先進的全承載結構布局形式,采用了整體化結構設計和低成本的VARI工藝方法,在國內為創;車身由原來金屬車身的4.3噸減到2.4噸,減重44%,再加上電機和控制系統等,整車減重4.5噸。這個減重可以讓運營客戶在保持原一次充電運營里程時少裝1噸電池,節省約26萬元,或者大大增加一次充電行駛里程,有效解決“里程焦慮”問題。此外,由于車身減輕, 8年全壽命周期內可為客戶節省36萬運營費用,減少760噸的CO2碳排放。
  未來,中航工業復材的非航民品產業化道路依舊充滿了機遇和挑戰。面對這樣的產業現狀,中航工業復材的非航民品隊伍信心滿滿,同時,根據公司上市這一新的發展需求,非航民品團隊在經營管理方面仍在持續創新。先進復合材料在民用領域的發展涉及產業鏈上的許多環節,只有通過從終用戶到原材料各環節的共同努力并從中獲得效益,才有可能實現產業的快速和良性發展,這就需要產業鏈上下游企事業單位的緊密合作及資源整合和共享。在樹脂、預浸料和蜂窩芯材等原材料和中間材料方面,中航工業復材將致力于民用低成本、綠色材料的開發和產業化,做好各領域應用客戶的供應商,為客戶提供的產品和服務,同時加強與上游關鍵原材料(如碳纖維等高性能纖維)企業的戰略合作,帶動國產碳纖維等高性能纖維的技術發展和規?;瘧?;在復合材料制品領域,中航工業復材將立足于技術和人才優勢,研究和開發民用領域的關鍵技術,以快速固化樹脂及預浸料等原材料和快節拍生成工藝為基礎,充分發揮公司材料、設計、工藝、檢測等多方集成優勢,建立復合材料汽車零部件萬件級示范線,提供汽車復合材料零部件批產解決方案,根據具體情況采取靈活多樣的產業化模式,包括技術轉讓、外包生產加工和與具有各種優勢(如終端用戶、渠道客戶、生產要素優勢單位和投資者等)單位和機構共同投資進行產業化等。中航工業復材非常愿意和產業鏈上的相關單位合作,共同探索和發展出一條推動復合材料產業快速發展的途徑。
  “路漫漫其修遠兮,吾將上下而求索。”憧憬未來,面對“互聯網+”“制造2025”以及“工業4.0”等發展新趨勢,中航工業復材的非航民品團隊將持續以“創造輕快的”為使命,以“成為級先進復合材料技術和產業先鋒”為愿景,運用航空復合材料領域積累的技術和經驗,為汽車、軌道交通、石油、電力、新能源等非航民品工業領域提供材料到產品設計、制造、檢測、服務等完整的、定制化的應用解決方案,成為復合材料產品研發與產業化集成方案的提供者,勇擔社會責任,讓的步伐更輕盈!
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