碳纖維被譽(yù)為當(dāng)代“新材料之王”。但這種材料特殊的加工成型方式，需要專用設(shè)備，研發(fā)難度高，光威作為鏈主企業(yè)正著力研發(fā)自動(dòng)加工設(shè)備，加快補(bǔ)齊產(chǎn)業(yè)短板。
無論是風(fēng)馳電掣的戰(zhàn)斗機(jī)、運(yùn)輸載客的民航飛機(jī)，還是遨游太空的神舟飛船，直沖云霄的時(shí)刻，重量是決定性能的關(guān)鍵指標(biāo)。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，“航天器每減重1公斤，經(jīng)濟(jì)效益就增加近10萬美元”，在材料選擇過程中，碳纖維的表現(xiàn)格外亮眼，它的強(qiáng)度是鋼的7-9倍，重量卻只有1/4。而要讓一縷縷碳絲變成精密部件，加工裝備至關(guān)重要。
威海光威精密機(jī)械有限公司副總工程師白賢榮：“普通的機(jī)床它是利用金屬材料，進(jìn)行一個(gè)車削或者是銑削的減材過程。我們碳纖維的成形工藝，通過多層鋪疊來實(shí)現(xiàn)我們材料增厚，再通過高溫固化形成一個(gè)零件。”
相比于手工鋪放，自動(dòng)化裝備的效率能提升20倍左右。但由于航空航天市場(chǎng)專業(yè)性強(qiáng)、研發(fā)難度大，世界上生產(chǎn)航空航天用自動(dòng)鋪絲設(shè)備的企業(yè)只有歐美的4、5家。在過去，要想在飛機(jī)上使用碳纖維，設(shè)備只能依賴進(jìn)口。核心裝備受制于人，作為國內(nèi)碳纖維生產(chǎn)的頭部企業(yè)，光威決心開展自主研發(fā)。
威海光威精密機(jī)械有限公司總經(jīng)理侯煥斌：“在10年前，我們能夠自己研發(fā)碳纖維的裝備，通過不斷地去改進(jìn)，不斷去迭代，實(shí)現(xiàn)成功。那么我們相信在碳纖維發(fā)展后期的裝備應(yīng)用上，我們也有信心。同時(shí)，我們也有責(zé)任和義務(wù)，將整個(gè)航空航天制品發(fā)展所需要的裝備應(yīng)用，來進(jìn)行保障。”
為攻克關(guān)鍵技術(shù)，光威組建了一支涵蓋機(jī)械設(shè)計(jì)、電氣自動(dòng)化、數(shù)控系統(tǒng)、軟件開發(fā)等多領(lǐng)域的復(fù)合型研發(fā)團(tuán)隊(duì)。他們首先要解決曲面鋪放軌跡規(guī)劃的難題，來滿足航空部件依據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)，曲度變化大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)。
威海光威精密機(jī)械有限公司副總工程師白賢榮：“ 像S進(jìn)氣道這種高級(jí)曲面，它會(huì)出現(xiàn)一個(gè)扇形。 開始端如果是A4紙大小，結(jié)束端會(huì)擴(kuò)大一倍。因?yàn)榻z數(shù)沒有變化，始終保持一定的寬度，勢(shì)必到末端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)空白三角區(qū)域。”
擺在工程師面前的，不僅要補(bǔ)齊這個(gè)空白，還要盡可能得保證碳纖維長度，只有碳纖維越長，最終部件的力學(xué)性能才越好。選擇最優(yōu)方案，團(tuán)隊(duì)嘗試了幾萬次，使用上萬平方米的碳纖維布料去測(cè)試，而每平米的綜合價(jià)格高達(dá)2800元。團(tuán)隊(duì)利用測(cè)地線原理，通過算法設(shè)計(jì)出增減絲系統(tǒng)。當(dāng)空白三角區(qū)域的寬度超過5毫米時(shí)，設(shè)備自動(dòng)執(zhí)行增絲指令填補(bǔ)空缺。
威海光威精密機(jī)械有限公司副總工程師白賢榮：“在縫隙逐漸擴(kuò)大的情況下，這個(gè)位置，我們進(jìn)行了增紗（絲）。通過錯(cuò)層算法，我們可以使鋪層的厚度，控制在正負(fù)0.1毫米內(nèi)，也就是一張紙的厚度，整個(gè)面都很均勻。”
然而新的難題很快又出現(xiàn)了，頻繁增減絲造成刀片磨損，幾百次后就需要更換。每更換一次需要半個(gè)多小時(shí)，嚴(yán)重耽誤生產(chǎn)進(jìn)度。
威海光威精密機(jī)械有限公司電氣工程師王鵬云：“經(jīng)過一年半的時(shí)間，我們改進(jìn)切刀的結(jié)構(gòu)，又通過改善切刀的材質(zhì)繼續(xù)提高切刀壽命，現(xiàn)在的壽命可以說連續(xù)干幾個(gè)星期的工作沒有問題。”
經(jīng)過5年多打磨，光威生產(chǎn)的自動(dòng)鋪絲設(shè)備，經(jīng)過山東省裝備制造業(yè)協(xié)會(huì)認(rèn)定，整體技術(shù)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平，如今光威精機(jī)生產(chǎn)的自動(dòng)鋪絲設(shè)備已經(jīng)應(yīng)用到航空航天領(lǐng)域，助力國內(nèi)相關(guān)企業(yè)實(shí)現(xiàn)了批量化生產(chǎn)和標(biāo)準(zhǔn)化加工。
