SAMPE 2018主题演讲:展望复合材料未来
SAMPE 2018全体大会发布会议前三佳论文,并由Solvay复合材料总裁Carmelo Lo Faro(美国佐治亚阿尔法雷塔)主题演讲。
前三论文:
- 一等奖:“聚合物薄膜脱湿制备高通层向透气性非热压罐预浸料”,Sarah G. K. Schechter、Timotei Centea、Steven R. Nutt
- 二等奖:“薄规格压缩模塑不连续长纤维碳/PEEK面板翘曲”,Caroline Collins、Pascal Hubert
- 三等奖:“常压化学处理回收胺/环氧复合材料”,Yijia Ma、Travis J. Williams、Steven R. Nutt
主题演讲中,Lo Faro回顾材料演进:公元前8700年铜、公元前2500年稻草/泥砖、1851年钢、1889年铝、1950年钛、1950-60年代复合材料演进、1970-2010年航空航天技术增长(商用与国防突破)。
在此背景下,他讲述复合材料三个“时代”:轻量化时代(1970-1995)、制造时代(1995-今)、下一时代——他定义为工业化与仿真时代。
他指出制造工艺自动化是商用飞机结构复合材料建造的重要赋能。现今注射技术提升可负担性并实现可行制造速率,引用庞巴迪(加拿大蒙特利尔)C Series机翼(高贮存期树脂与无捻布)、CFM LEAP发动机风扇叶片(增韧树脂与3D织物预制件)、俄罗斯莫斯科IrkutMS-21机翼(自动铺带干带注射增韧树脂)。“我不信铝与钛前30年成就如复合材料前30年大,”他论证。
能宣称胜利吗?Lo Faro问。简短回答:不能——仍大有可为。复合材料须交付更多价值。未来挑战机遇含:压力成型、大型结构热塑性复合材料、增材制造、连接、仿真、复杂性管理、成本。
Lo Faro注入“小小警示——炒作周期”,即兴趣变夸张狂热(炒作),随后“幻灭期”后归位现实。未来将由工业规模与经济性驱动;航空航天与汽车实践融合;生产系统重要性超终端产品。
论及热塑性复合材料,Lo Faro讨论PEEK、PEKK、PAEK与连续压缩模塑。热塑性复合材料非新事物,他提醒听众。预期21世纪增长将由过去15年成熟的具成本效益、汽车式制造工艺赋能:特别是压缩模塑、连续压缩模塑、冲压成型。若航空供应链要开发制造大型热塑性复合结构,必须成熟非热压罐成型/成形系统,具备快速加热/冷却能力。
Lo Faro也涉增材制造(AM)。初期AM支持工装夹具制造。未来AM可提供按需工装制造,改善复合材料维修运营(MRO)。此处也存结合AM与机器学习机遇。但他称机器与材料供应商间需更多协作。
Lo Faro点出复合材料行业三大关键仿真建模需求:
- 分子建模——指导实验、加速上市
- 人工智能——应用于材料设计发现
- 分析认证——他称为圣杯
这些技术有潜力通过优化分子设计改善性能缩短开发时间,改变材料开发方式。多尺度建模加速复合材料创新采用与失效预测,未来已来。
Lo Faro乐观收尾:“展望未来40年,我相信复合材料将超越金属能力。”
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