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基于数字化的国内复合材料设计制造一体化技术发展新路径

蔡畅
  
文理媒体号
2025年20期
航空工业西安飞机工业集团股份有限公司陕西省西安市阎良区 710000

摘要:文章探讨数字化浪潮下国内复合材料设计制造一体化的新模式,聊聊数字化如何切入这一领域带来变革与便利,同时也要直面其中绕不开的棘手问题,细细分析数字化设计理念、生产流程和管理模式怎样在国内复合材料行业扎根生长,这里提到技术创新、团队培育、上下游链协同以及政策助力等一系列发展关键要素,目标自然是对复合材料产业化转型形成助推力,推动其迈向更高质量台阶,能看出数字化无疑充当着设计制造一体化升级的核心引擎,要达成这方向得靠各界齐心聚力来闯新道。

关键词: 数字化;复合材料;设计制造一体化;技术创新;发展路径

一、数字化技术在复合材料设计制造一体化中的应用现状分析

(一)国内发展现状

复合材料设计制造一体化的数字化应用在我国航空航天和汽车领域开始崭露头角,仅迈出试探性步伐,与国际先进水平相较仍有差距,当前技术水平尚未完全成熟且实际深层次推广仍显得吃力,虽然本土企业在智能制造以及数字化设计方向倾注了可观资源与精力,但在技术融合及适配真实生产需求时依旧表现乏力,行业内针对数字化系统的完整性构建也未达成,这一现状客观上形成了技术创新与规模化拓展的新瓶颈。

(二)面临的挑战与机遇

复合材料设计制造引入数字化技术虽面临投入高、人才缺以及信息安全隐患等难题,但伴随着新一代信息技术的迭代与政策利好,相关领域正迎来发展机遇期,解决关键技术瓶颈构建完整的数字生态链成为后续重点,同时行业转型对数字化能力需求攀升及国际间合作拓展为其推进注入了更大动力和资源支撑。

二、数字化复合材料设计制造一体化技术的发展路径

(一)数字化设计路径

数字化设计为复合材料设计制造的一体化技术铺开了路,搭建起平台后,CAD、CAE、CAM这些工具被整合起来,整个产品设计流程就此搭上数字化的快车,虚拟仿真技术的加入让产品结构和性能得到进一步精细打磨,周期时长也随之得到控制,MBD技术逐渐普及之后,设计信息开始通过更流畅的数字化形式记录与交互流通,结果就是效率和质量双双获得了拉升空间。眼下人工智能加持的优化手段初露苗头,也给了设计创新能力更多值得琢磨的可能性路径。

(二)数字化制造路径

复合材料设计制造一体化技术以数字化制造为轴心,搭建数字化制造体系后生产链条逐步过渡到自动化、智能化与柔性化状态,嵌入数控加工和3D打印等前沿制造手段,一方面拉升了制造精确度,另一方面效率也显著拔升,工业机器人和智能传感这类智能制造装备不断普及,促使制造环节可能实现即时监控与灵活调节,数字孪生技术这一新趋势正在试水阶段,依托创建虚拟制造空间达成工艺调优以及资源协调安排的效果。

(三)数字化管理路径

数字化管理为复合材料设计制造一体化技术的发展撑起保护伞,构建起数字化管理平台后,生产、质量和供应链等环节就被整合到统一框架下调控,大数据分析工具加入后让流程优化和决策支持显得更从容,MES系统一上马,在生产线上的实时状态尽在掌控且调度更加灵活,区块链也找到了用武之地,借助它能够让供应链的运行变得更加透明流畅,且不必担忧数据安全方面的隐患。

三、数字化复合材料设计制造一体化技术的发展策略

(一)技术创新策略

数字化领域关键核心技术的攻关需要各方资源整合,在复合材料设计与制造一体化中应对数字化瓶颈,扩大研发资源注入至为关键,应鼓励企业、高校及科研院所联手布局技术开拓行动,尝试多方协同运作的新合作机制。融入新一代数字工具时注重智能元素叠加,比如嫁接人工智能和大数据等模块到制造链条中,利用先进工艺和技术创新手段实现突破,并结合知识产权管理体系完善来维护成果归属,调动各类主体的积极性;这样的探索能够助力行业效率逐步显现且促使产业生态系统形成稳定的运行格局,避免传统分立模式下各自为政带来的阻滞效应与潜在浪费空间。

(二)人才培养策略

构建数字化人才多层次培养体系,是对一体化技术发展引发的人才需求的回应,高校中的复合材料专业应当强化数字化课程建设,助力培养跨界人才,在企业层面需要积极推动数字化技能培训,促使现有技术员工在设计制造及管理环节加速适配数字化变革需求,而引进海外高层次数字化专家,则有助于促成国际领域间技术协作与互动格局,产学融合协同教育框架亦不可或缺,在实际场景中打磨适合未来数字化产业生态所需的专业队伍,推动行业不断向前发展。

(三)产业链协同策略

复合材料产业链上下游要携手共进,关键在于构建数字化产业生态,可由龙头企业牵头组建数字化产业联盟,此举有助于推动数字化技术、标准与市场的深度融合,确保数字化原材料、设备生产以及产品应用各环节之间的顺畅衔接,从而大幅提升全产业链的数字化效能;同时区域内的数字化产业集群亟需培育发展,既要打造独特优势又要形成联动创新的发展格局,为行业注入持续活力。

(四)政策支持策略

打造更健全的数字化政策支持体系,为复合材料设计制造一体化技术向数字化发展提供保障,政府有必要出台针对性扶持政策,加大对该产业的资金投入并给予税收减免优惠,同时加速推进数字化标准体系建设,在涉及复合材料数字化设计、制造管理等多个层面形成统一规则指引,与此同时激励行业协会协同头部企业参与国际标准制定事务,在全球化格局里提升本土行业的话语权重,这些举措之间的关联千丝万缕难以彻底分离或割裂看待。

四、结论

数字化浪潮下复合材料设计制造一体化的推进成为产业升级的重要方向,这背后串联着数字化设计、制造与管理等环节的整体调优,还需技术突破、人才培育以及供应链协同和政策推动等诸多要素互相支撑,在这种动态交织的影响下,产业整体数字化能力悄无声息得到拉升,未来重心需转向强化数字研发资金支持的同时,还要补足相关标准缺失,并在协同发展中构筑起良性互动的生态圈层,带动我国在此领域逐步迈入高端化、智能化乃至全面数字化的新阶段,从而在全球竞争格局中占据有利位置。

参考文献

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[2]蒋亚宝,张昆.模具加工新技术与数字化制造--行业一线用户的观点与心得模具加工中的特种加工技术应用[J].2013:3-5

[3]李丹.创新复材自动化制造解决方案[J].航空制造技术.2020,63(3):85.

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