Состояние, возможности и вызовы развития индустрии композитов

Композитная промышленность представляет собой совокупность множества вертикальных рынков (например, аэрокосмической, автомобильной, морской, потребительской продукции, ветроэнергетики и других отраслей), которые используют композиты самыми разными способами. Степень использования определяется требованиями к характеристикам деталей, пороговыми значениями стоимости, местными нормами и потребностями клиентов.

Например, параметры материалов, процессов и затрат в коммерческой авиационной промышленности сильно отличаются от параметров в любительском судостроении.

Композитные материалы по своей природе универсальны, поэтому они могут удовлетворить широкий спектр потребностей. Наличие волокон, смол, оснастки, технологических процессов и дополнительных специализированных методов отделки позволяет изготавливать широкий спектр композитных деталей практически для любого применения.
В сочетании с присущими композитам свойствами прочности, жесткости, долговечности и легкости легко понять, почему их использование продолжает расти.
В отчете отмечается, что, несмотря на то, что композитные материалы обладают высокой степенью индивидуальности, в ближайшие годы они, несомненно, окажут влияние и на всю индустрию композитов в целом, благодаря общей тенденции бурного развития материалов и процессов в целом.

Первое.
Робототехника и технологии автоматизации будут использоваться в большом количестве, постепенно заменяя человеческий труд в производственном процессе. Основными причинами такого перехода являются ожидания пользователей в отношении повышения стабильности и качества продукции, объективные требования к дальнейшему снижению производственных затрат, а также реальная потребность в увеличении размеров партий и темпов производства.

Второй
Промышленность композитов будет стремиться отойти от ограничений процесса отверждения в ванне горячего пресса. Хотя преимущества горячего пресса для отверждения композитных ламинатов очевидны, стоимость приобретения и эксплуатации бака остается высокой. Это одно из узких мест в современном производстве, препятствующее повышению производительности и выхода продукции.
Именно по этой причине в различных областях применения уделяется более пристальное и серьезное внимание постепенному внедрению в производство материалов и процессов без горячего прессования (OOA) – таких как термопластичные композиты, процессы инфузии смолы и литья с переносом смолы (RTM) и т.д. производства, особенно в производстве крупных коммерческих аэрокосмических конструктивных элементов.

Третий
Развитие термопластичных композитов в целом имеет четкую тенденцию к росту. В основном это связано с тем, что такие материалы можно обрабатывать с помощью OOA, их легче хранить и обрабатывать (по сравнению с препрегами), а также они легко поддаются вторичной переработке.

Четвертый
Наступает эра «композитов 4.0». Индустрия 4.0 в композитной промышленности официально стала достоянием общественности, основной смысл которой заключается в том, что композитная промышленность имеет полный цифровой производственный процесс – от проектирования до моделирования, моделирования производства, производства композитов, устранения неполадок, и, наконец, до отслеживания состояния работоспособности каждого компонента и так далее.

Появление такой возможности приведет к разработке и использованию более сложных алгоритмов для управления интеллектуальными машинами, которые будут соответствовать будущим производственным условиям и смогут создавать композиты следующего поколения.

Пятый
Широкомасштабное развитие технологий аддитивного производства в производстве композитов. Первоначальное применение армирующих волокон с коротким срезом в аддитивном производстве на основе термопластичных композитов показало, что уже сейчас можно изготавливать отдельные детали, оснастку и пресс-формы в сборе с использованием армирующих волокон с непрерывным срезом.