SAMPE 2018 主题演讲展望复合材料的未来

SAMPE 2018 大会公布了会议上发表的前三篇论文，并由索尔维复合材料（美国乔治亚州阿尔法利塔）总裁 Carmelo Lo Faro 发表主题演讲。

排名前三的论文是：

• 第一名： “通过聚合物薄膜去湿法制造具有高全厚度渗透性的非高压釜预浸料”，Sarah G. K. Schechter、Timotei Centea 和 Steven R. Nutt
• 第二名： “具有不连续长纤维碳/聚醚醚酮的薄规格压缩成型面板的翘曲，”Caroline Collins 和 Pascal Hubert
• 第三名： “在大气压下使用化学处理回收胺/环氧树脂复合材料”，马一佳、Travis J. Williams 和 Steven R. Nutt

在他的主题演讲中，Lo Faro 调查了材料的演变，从公元前 8700 年的铜、公元前 2500 年的稻草/泥砖、公元 1851 年的钢、1889 年的铝、1950 年的钛，到 1950 年代和 1960 年代的复合材料的演变，随后得益于航空航天技术（1970-2010）在商业和国防相关突破方面的发展。

以此为背景，他谈到了复合材料的三个“时代”：轻量化时代（1970-1995 年）、制造时代（1995 年至今）和下一个他认为是工业化和仿真时代的时代。

他指出，制造过程的自动化一直是商用飞机结构领域复合材料制造的重要推动因素。他补充说，当今的输液技术提高了可负担性并实现了可行的制造率，并引用了庞巴迪（加拿大蒙特利尔，QC）C 系列 机翼，由高适用期树脂和非卷曲织物制成。他重点介绍了 CFM LEAP 发动机风扇叶片，该叶片采用增韧树脂和 3D 编织预制件制成；和莫斯科，俄罗斯伊尔库特的 MS-21 机翼，通过自动放置纤维的干胶带制成，并注入了增韧树脂。 “我认为铝和钛在前 30 年取得的成就不如复合材料在前 30 年取得的成就，”他争辩道。

我们能宣称胜利吗？洛法罗问道。简而言之，他回答说，不 ——还有很多事情可以做。他说，为了进一步增长，复合材料必须提供更多价值。未来的挑战和机遇可能包括冲压成型、用于大型结构的热塑性复合材料、增材制造、连接、模拟、管理复杂性，当然还有成本。

LoFaro 确实注入了“一点警告——炒作周期， ”，兴趣变成了夸张的热情（炒作），然后，“在一段幻灭之后”，在现实中找到了自己的位置。他说，未来将由产业规模和经济驱动；航空航天和汽车实践的融合；以及与最终产品相比，生产系统的重要性日益增加。

关于热塑性复合材料，Lo Faro 讨论了 PEEK、PEKK、PAEK 和连续压缩成型。热塑性复合材料并不新鲜，他提醒听众。此外，他预计 21 世纪的增长将通过过去 15 年开发的具有成本效益的、类似于汽车的制造工艺的成熟来实现：特别是压缩成型、连续压缩成型和冲压成型。如果航空航天供应链要开发和建造大型热塑性复合材料结构，那么它必须成熟的非高压釜成型/成型系统能够快速加热/冷却。

Lo Faro 还谈到了增材制造 (AM)。他说，最初，增材制造可以支持工具和夹具的制造。未来，AM 可以提供按需工具制造，并可以改进复合材料维护和维修操作 (MRO)。他说，这也是将 AM 与机器学习结合起来的机会。但是，他说，机器和材料供应商之间需要更多的合作。

Lo Faro 继续列举了复合材料行业的三个重要仿真和建模需求：

• 分子建模 — 为实验提供信息并加快上市速度
• 人工智能 — 应用于材料设计和发现
• 分析证明 — 他称之为圣杯

这些技术有可能通过优化分子设计来提高性能，从而改变材料本身的开发方式，从而缩短开发时间。他说，未来就是多尺度建模，以加速复合材料的创新、采用和故障预测。

Lo Faro 乐观地总结道：“当我们展望未来 40 年时，我相信复合材料是一种将超越金属性能的材料。”