CAIEC路演 | 四方碳纖維：航空熱塑性復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)化項目
2022-09-24
打破國外技術(shù)封鎖，實現(xiàn)高端復(fù)合材料原料、制造技術(shù)及成型設(shè)備的國產(chǎn)化。
四方碳纖維復(fù)合材料團隊
依托中車集團和上海商飛打造輕量化交通戰(zhàn)略對低成本高性能碳纖維復(fù)合材料的巨大需求，需要配套高性能復(fù)合材料標準零部件定向研發(fā)和生產(chǎn)能力的建設(shè)。四方團隊始終以連續(xù)碳纖維熱塑復(fù)合材料技術(shù)在航空航天和高速列車上的應(yīng)用為己任，依托團隊專有的連續(xù)碳纖維熱塑預(yù)浸料和連續(xù)模壓成型技術(shù)，已突破高性能復(fù)合材料技術(shù)的瓶頸，極大促進航空航天和軌道交通行業(yè)高端裝備自主可控。
四方團隊所研發(fā)的技術(shù)成果于2021年10月在陜西省銅川市實現(xiàn)落地，為投資4.7億元的連續(xù)纖維熱塑復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)化項目（陜西省十四五重大項目）提供技術(shù)支撐，并已經(jīng)實現(xiàn)盈利。真正實現(xiàn)科技強國、強軍、富民、助力中國制造2025。
航空熱塑性復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)化
高性能碳纖維復(fù)合材料是保障國家重大戰(zhàn)略實施和高端裝備發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。但我國在連續(xù)碳纖維/PEEK特種熱塑性預(yù)浸料制備技術(shù)和高效低成本成型技術(shù)方面與國外有巨大差距，導(dǎo)致此類戰(zhàn)略新興材料在航空航天和國防領(lǐng)域的應(yīng)用受到了極大限制。
本項目依托技術(shù)團隊專有的連續(xù)碳纖維熱塑預(yù)浸料、連續(xù)模壓成型技術(shù)和高端裝備，打破國外對高端復(fù)合材料壟斷，實現(xiàn)高端復(fù)合材料原料與制造技術(shù)的國產(chǎn)化。為行業(yè)提供高端熱塑預(yù)浸料、高端復(fù)合材料制品、裝備及測試評價等一整套服務(wù)。滿足航空航天、軌道交通和軍工領(lǐng)域?qū)Φ统杀?、高性能碳纖維復(fù)合材料的需求。
各位專家評委，下午好。我匯報的項目是航空熱塑性復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)化項目。項目背景：一代材料，一代飛機，材料的升級引領(lǐng)著飛機的更新迭代。在雙碳和輕量化背景下，碳纖維及其復(fù)合材料成為當(dāng)前研究和應(yīng)用的熱點，每減重1公斤，在飛機整個生命周期將增加50萬美元收益，減少25噸二氧化碳有效排放。復(fù)合材料包括熱固性和熱塑性復(fù)合材料，高性能熱固性碳纖維復(fù)合材料已成為航空航天運載器、衛(wèi)星和遠程武器等結(jié)構(gòu)的主承力材料。但熱固性碳纖維復(fù)合材料成型為化學(xué)反應(yīng)過程，存在高能耗、高成本、高報廢率、難回收、韌性大等問題；相對而言，熱塑性復(fù)合材料成型為物理過程，具有可回收、可修復(fù)、成型周期短、生產(chǎn)效率高、綠色環(huán)保等優(yōu)點。隨著我國航空航天和軌道交通領(lǐng)域?qū)Φ统杀靖咝阅軓?fù)合材料巨大需求，連續(xù)碳纖維/熱塑復(fù)合材料需求正逐年快速增加。我們選擇熱塑性樹脂是PEEK（聚醚醚酮），被稱為工程塑料之王，它具有優(yōu)異耐高低溫性能、防輻射性能和生物相容性，可以長時間在-196至270度使用，短時間300度使用。因此，金字塔頂端的PEEK樹脂+貴族連續(xù)碳纖維= 本項目制備的高性能碳纖維復(fù)合材料。低成本、高性能、標準化、一致性是商用飛機的未來。市場痛點是如何實現(xiàn)低成本高性能？原材料和成型裝備是實現(xiàn)低成本，高性能的關(guān)鍵。產(chǎn)品和服務(wù)：依托團隊連續(xù)碳纖維熱塑預(yù)浸料、連續(xù)模壓成型技術(shù)和研發(fā)定制CCM設(shè)備，實現(xiàn)高端復(fù)合材料原料與制造技術(shù)的國產(chǎn)化。我們提供熱塑預(yù)浸料、高端復(fù)合材料、成型裝備和測試評價等一整套服務(wù)。團隊創(chuàng)始人康凱，曾經(jīng)主導(dǎo)四個項目在陜西省落地。最重要的是2021年主導(dǎo)總投資4.7億連續(xù)碳纖維熱塑性復(fù)合材料在陜西省銅川市落地。作為陜西本地人，康總把所有的熱情都投向了陜西這片熱土。我是項目聯(lián)合創(chuàng)始人、市場總監(jiān)羅鈺。主要從事熱塑性PEEK預(yù)浸料制備，快速成型工藝研究、熱塑性PEEK復(fù)合材料3D打印，在復(fù)合材料領(lǐng)域有10年以上研發(fā)經(jīng)驗。我們的技術(shù)團隊是?？得窠淌趲ьI(lǐng)的北航博士團隊，牛老師曾參與波音787夢想飛機和P8A反潛機復(fù)合材料機翼和機身結(jié)構(gòu)的設(shè)計與項目研制；此外，李宏福博士和梁立興博士也是我們核心技術(shù)專家。團隊專家顧問是盧秉恒院士、張以河院士、中車四方總工丁叁叁和國家增材制造中心主任夏進良教授。得益于精良的團隊規(guī)模，讓我們對做好項目充滿信心。關(guān)鍵技術(shù)1---CF/PEEK預(yù)浸料：采用濕粉法和撒粉法的雙鋼帶熱等靜壓技術(shù)，分別實現(xiàn)單向帶和織物兩種熱塑性預(yù)浸料批量生產(chǎn)能力，而國外對高性能熱塑性復(fù)合材料預(yù)浸料限量供應(yīng)，預(yù)浸料價格就在3000元以上。關(guān)鍵技術(shù)2---CCM工藝：被稱為連續(xù)模壓成型技術(shù)，通過預(yù)浸料自動鋪放、連續(xù)模壓制備11類220種型材標準零部件。其具體優(yōu)勢主要體現(xiàn)在生產(chǎn)速度的提升，達60~90米每分鐘，生產(chǎn)效率提升了100倍，使人工和生產(chǎn)成本大幅降低，同時成品率達99%以上。性能優(yōu)勢：更優(yōu)的力學(xué)性能，同時抗彎曲、層間剪切是熱固的1.5倍，且具有10倍的耐損傷性，更高的耐化學(xué)性和阻燃性能。價格優(yōu)勢：材料和成型裝備餓自主可控，使得我們項目產(chǎn)品價格1500-2000元/Kg。相對于航空航天、軍工和民用制品，表現(xiàn)出明顯的價格優(yōu)勢。專利及認證：利用CCM技術(shù)制作的熱塑性航空座椅已通過美國的FAA適航認證。為全球領(lǐng)先的16G航空座椅、適配波音和空客主力機型，為商飛國產(chǎn)大飛機應(yīng)用鋪平了道路。競爭優(yōu)勢總結(jié)：高性能樹脂、高性能熱塑性預(yù)浸料和CCM成型裝備，三大關(guān)鍵性技術(shù)突破，讓我們真正解決了低成本、高性能的市場痛點。同時我們具有全自主知識產(chǎn)權(quán)，復(fù)合材料制造技術(shù)達到國際前三水平。高性能碳纖維復(fù)合材料航空市場：未來10年的客機需求量超過8000架，碳纖維復(fù)合材料在C919用量達到12%，C929將超過50%。隨著C919交付和三代，四代機的迭代，碳纖維復(fù)合材料用量將迎來爆發(fā)式增長，市場體量達到每年1200億到1500億元每年。高性能碳纖維復(fù)合材料軌道交通市場：中國高速動車組3800組車，碳纖維復(fù)合材料份額若占到30%，將產(chǎn)生50萬噸需求，若推廣至城軌車輛將產(chǎn)生100萬噸需求，市場體量每年300億到700億元每年。CCM成型技術(shù)可以完全滿足航天軌道交通領(lǐng)域萬噸級市場需求，這還未涉及后續(xù)的維保。我們有足夠的時間來切入軍工，船舶兩大高端板塊，同時積極培育醫(yī)療器械，汽車等其他可盈利市場。合作進度：中航623所測試報告、商飛的保密和技術(shù)合作協(xié)議、蘇州市四個區(qū)給我們的投資意向書。我們的商業(yè)模式是銷售高端預(yù)浸料和CCM裝備，最重要的是我們的產(chǎn)業(yè)模式---標準化工廠實行全國多點復(fù)制。西部生產(chǎn)基地---落地為陜西省銅川首啟復(fù)合材料有限公司，陜西省“十四五”重大項目，總投4.7億，建設(shè)三條生產(chǎn)線，年產(chǎn)高性能復(fù)合材料2100噸，2022年投產(chǎn)，以滿足商飛和中車四方的需要。東部生產(chǎn)基地---蘇州市產(chǎn)投引導(dǎo)資金3億，長江潤發(fā)集團投資15億，投前估值26億，10條生產(chǎn)線，產(chǎn)能7000噸每年。北京研發(fā)/生產(chǎn)基地---目前大興臨空區(qū)已成立了航空復(fù)合材料研發(fā)中心，大興區(qū)政府投資5000萬；與中航復(fù)合材料有限公司合資成立預(yù)浸料公司，達成合作意向，總投為3億元。2022年已接到兩個億的訂單，隨著產(chǎn)能的逐步釋放和擴產(chǎn)，有望在未來五年內(nèi)實現(xiàn)銷售破百億，利潤超過50億的目標。最后有一句話想送給大家：科技興國，空天先行；質(zhì)量為本，創(chuàng)新為魂；征途漫漫，惟有奮斗；創(chuàng)業(yè)之路，你我同行。
你好，請問你們的材料體系是什么？用座椅驗證還不能很好地說明孵化材料的優(yōu)越所在，可以再舉個例子說明嗎？
羅鈺：我們做的是高溫PEEK樹脂體系；座椅只是我們做的產(chǎn)品之一，而我們在同商飛做的是地板梁的適航認證。此外，我們還同中車四方就扭矩梁、航天三院就地鐵和導(dǎo)彈上典型結(jié)構(gòu)件做驗證。作為一個創(chuàng)業(yè)項目，我們更多的是通過CCM裝備把我們研制的材料產(chǎn)品化和商品化。
不過座椅最關(guān)鍵的地方，不是復(fù)合材料，而是技術(shù)結(jié)構(gòu)，因此用這個例子還是不夠說明問題。而且熱塑性復(fù)合材料在未來低成本大批量生產(chǎn)上很有用，在做講解過程中應(yīng)該找一些更好的例子，投資主要是要找到產(chǎn)品最值得投資的點，而你在講解中舉到的例子只能說明產(chǎn)品的存在性，并沒有體現(xiàn)它的最強優(yōu)勢。
你提到與商飛的合作，那么你們目前的合作到什么程度了，可以談一下嗎？
羅鈺：目前來說，我們用主承力結(jié)構(gòu)材料來做適航認證，就是地板梁來做認證。因為我們的第二套CCM裝備剛剛調(diào)試成功，所以現(xiàn)在我們正在給他們做加工模具，提供樣件來做適航認證。
CCM的核心技術(shù)是什么？可以簡單說一下嗎？CCM的全稱是什么呢？
羅鈺：如視頻所示是飛機工字梁生產(chǎn)過程，波音787及空客380上已經(jīng)開始應(yīng)用；CCM的全稱就是連續(xù)模壓。
我想請問你們公司現(xiàn)在的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)當(dāng)中，預(yù)浸料和輔材制品哪個占的份額比較大呢？
羅鈺：我們落地的第一家公司目前在做制品，預(yù)浸料方面正在和中航復(fù)材談合作，有望在今年年底達成協(xié)議。如果非要按哪個利潤率更高來說的話，我覺得越接近制品，價格更高。但是如果不把原材料價格降下來的話，最終的利潤率也沒有那么高，所以我們提供從原材料、制品到測試和評價一整套服務(wù)。第一步通過CCM裝備制作復(fù)合材料型材；第二步是把高性能熱塑預(yù)浸料產(chǎn)業(yè)化。
現(xiàn)在國內(nèi)是做制品的企業(yè)很多，很多行業(yè)的原材料都依賴進口，如果在這一方面能夠真正實現(xiàn)突破，我覺得將是你公司未來的利潤增長點。
你講的熱塑性復(fù)合材料主要是指的是工藝是嗎？
羅鈺：不僅僅是復(fù)合材料成型工藝改進，還包括熱塑性復(fù)合材料成型裝備；同時解決高性能熱塑性復(fù)合材料預(yù)浸料卡脖子難題，真正實現(xiàn)原材料和裝備的自主可控。
本文根據(jù)嘉賓在【第六屆中國航空創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽全國總決賽】上的發(fā)言整理、刪減。(查看更多完整視頻請掃描二維碼)
