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科技前沿

专栏|国际著名复合材料研究中心与大学介绍(六):英国国家复合材料中心 (National Composite Center)
来源:武汉理工王继辉教授课题组  2018-08-10 11:22:42
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原文:http://chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-288-6983.html       1.简介
       英国国家复合材料中心(National Composite Center,简写为NCC,官网:https://nccuk.com/)位于英国西南港口城市布里斯托。


       2009年,随着英国国家复合材料发展战略的发布,欧洲地区发展基金会(ERDF)、西南地区发展署(SWRDA)以及英国商务创新与技能部(BIS)共同出资2500万英磅,以布里斯托大学为依托,启动了NCC的筹建工作。2011年12月中心正式对外开放运营。并于2014年,获得了BIS 2800万英镑的后续投资。

       作为英国国家复合材料发展战略的重要组成部分,建立NCC旨在强化复合材料产业公司与学术研究研究人员之间的合作,促进高性能复合材料构件的创新设计方法与制造技术的开发,提高实验室成果的市场转化率。同时,NCC也是英国高价值制造助推器(High Value Manufacturing Catapult)的七个研究与创新中心之一。

       该中心的具体目标为:
       1)为制造技术原理样机和验证设计理念提供满足工业化要求的生产技术设施;
       2)成为英国复合材料高效制造技术及工业系统开发与实施的国家研究中心;
       3)引领地区复合材料研发中心的协同发展;
       4)强化与英国大学的合作,为基础科学研究工作指明方向与重点;
       5)针对复合材料先进产业技术的需求,组织并开展技术培训。

       2.NCC的研发领域
       英国国家复合材料中心是一家独立运营和开放的国家级研究中心,致力于将世界顶级的创新理念应用于复合材料设计及复合材料快速成型技术的开发,促进复合材料工业技术的开发与创新。NCC侧重于先进复合材料制造,复合材料设计和仿真,数字化、自动化制造和工装,材料与工艺四个领域。

       2.1先进复合材料制造
       NCC拥有先进的工业机器人、计算机控制的生产设备,中试化规模的热成型、模压和机械加工设备,能满足不同工业阶段的产能需求。NCC的先进复合制造团队能够充分利用材料和工艺的自由度,完成从一次性原理验证件到复杂零件以及等尺寸实际构件的制造。具体内容包括:制备工艺与材料开发过程所需的所有试样,包括小尺寸样品和全尺寸验证件;根据设计要求和材料特性建立工艺参数的依赖关系;生产热固性或热塑性基体的复合材料构件,包括从原材料品质监控、固化后部件加工和装配的全过程;开发或优化满足人工或高度自动化生产的制造方案。

       NCC的先进复合材料制造团队由七个专业团队组成:
       1)预浸料成型
       2)液体成型
       3)高价值制造
       4)纤维自动铺放(AFP)
       5)Z向纤维增强(TTR)
       6)机械加工工艺团队
       7)培训团队

       2.2复合材料设计与仿真
       英国国家复合材料中心(NCC)可提供基于全生命周期的复合材料产品设计方案。NCC的设计仿真团队(D&S)由三个专业团队组成(概念设计团队、结构分析团队、制造过程模拟团队),可以进行完整的产品开发。经验丰富的专业团队将高效的复合材料结构设计分析技术和制造工艺模拟技术相结合,提供高品质和可靠的设计方案。


       概念设计团队完成详细的产品需求分析,并提出多种可供选择的复合材料设计方案。分析报告将涵盖可行的、通过验证的、新颖的多种复合材料制造技术和工艺。利用这一技术,NCC可以显著降低复合材料结构的零件数量和重量,最终提供高性能和具有竞争力的复合材料设计方案。

       结构分析团队负责高效完成多方面的结构模拟工作。该团队具有多年专业分析经验、精通多种工业应用软件,可满足多行业的需求。NCC还提供产品优化服务,确保产品方案在进入制造阶段前满足设计规范,从而节省成本、缩短开发周期。

       制造过程模拟团队专注于利用虚拟制造技术以保证NCC生产的所有构件能满足其高性能预期。借助准确的模拟技术,验证设计构想并预测整个制造过程中的材料行为。通过虚拟制造技术,降低研发风险,减少制造过程原理样机的制作成本和材料浪费。准确模拟技术是NCC获得实际生产环境条件的关键,可确保生产过程的准确性和可重复性。

       2.3数字化、自动化制造和工装
       为了确保数字模拟技术能准确预测制造阶段的实际过程。NCC将制造过程数据与概念设计相结合,在进入生产环节前借助数字化手段完成产品方案的开发和验证。基于CAD和CAM软件平台,对制造过程进行模拟,完成设计方案和工艺过程的改进工作。通过与模具工装设计团队、自动化技术团队和测试团队协作,所有的开发工作将在这里集成,将原理样机从概念设计转变为工业化制品。

       2.4材料与工艺
       NCC拥有将先进的基体材料和增强材料应用于复合材料构件或结构中的丰富经验;具有专业的复合材料制造工艺体系,可完成制造工艺的开发,优化和验证工作;拥有专业的无损检测能力,可支持项目的研发;具备专业的复合材料测试技术,涵盖物理、化学和其他功能特性。


       NCC的材料和工艺(M&P)团队主要包括:
       1 ) 材料和工艺方案选择团队
       2 ) 工艺开发团队
       3 ) 无损测试团队
       4 ) 材料测试团队

       3.NCC的组织架构
       NCC隶属于英国布里斯托大学,并由布里斯托大学、奥古斯塔威斯特兰公司、空中客车公司、罗尔斯-罗伊斯公司、吉凯恩航宇、UMECO和维斯塔斯组成的董事会进行经营。皇家特许授权布里斯托大学注册成立母公司(公司编号RC000648),并成立全资附属子公司,NCC运营有限公司(公司编号07304890)。NCC的主要贸易活动由布里斯托大学承办,而非主要贸易活动由子公司承办。NCC的运行要符合NCC的战略目标、业务原则框架内规定的原则和成员商定的条款。NCC实行会员制,会员单位分为一级、二级和准会员三个层级。

       一级会员单位资格为:1)对会员单位进行资格审查;2)参与核心研究计划和免费使用知识产权;3)为中心确定发展方向;4)指导核心研究计划;5)拥有二级会员的所有资格。

       一级会员单位:


       二级会员资格:1)对会员单位进行资格审查;2)有权获得最优的资料、设备和软件;3)有通过谈判获得核心项目知识产权独立授权的资质;4)利用中心设备对会员单位职工进行技术培训;5)拥有准会员资格的所有资格。

       准会员资格:1)向会员和第三方展示设备、材料、软件、硬件;2)参与NCC主办的活动;3)知识产权开发;4)与顶尖的设备制造商、材料和设备供应商合作。

       NCC的执行团队


       Peter在复合材料和工程领域具有丰富的经验,在大型跨国公司和航天行业的中小企业历任高级工程师和商务主管职位,具有20多年从事复合材料技术和研发的经验。
Alison来自通用航空公司,她是该公司战略伙伴项目部主管。长期担任“复合材料领导论坛”的主席,是EPSRC“未来制造”战略咨询组组长,也是通用电气在NCC初期启动阶段的指导委员会代表。Alison为英国复合材料行业带来了丰富的经验,与学术界、政府和资助者建立了牢固的关系。
       Enrique在技术和产品开发方面具有丰富的经验。他曾在航空、汽车、铁路和可再生能源等领域担任高级经理职务。他专注于聚合物基复合材料的制品,从纳米级到超大尺寸的复合材料结构,精通多种成型技术,并擅长于制造工艺设计。

       4.NCC的软件与设备
       NCC拥有专业的生产加工车间、复合材料研究的专业实验室、开放式办公室区域、会议室和教学设施。NCC拥有诸多专业软件和设备,能实现复合材料设计、复合材料快速和高效生产、复合材料成型、固化、加工和无损检测等。


       4.1软件:
       1)CATIA:零部件设计、铺层设计、装配总成、制造成本分析;
       2)ABAQUS:有限元分析、冲击过程分析、残余应力分析、铺覆过程分析;
       3)HYPERMESH:划分网格、复合材料建模;
       4)PATRAN:前/后处理;
       5)OPTISTRUCT & ABAQUS:有限元分析的优化、复合材料铺层优化;
       6)ESI (PAM RTM and RTM VIEW):RTM、VARTM、VARI、充模方案优化、充模时间分析、干态铺层行为预测、复杂铺层树脂充模过程分析;
       7)RTM Worx: RTM模拟、大型结构灌注模拟;
       8)LIMS:2.5d RTM模拟、用户二次开发;
       9)PAM Form:织物成型模拟。

       4.2设备:
       1)CORIOLIS双头自动铺丝设备;
       2)卧式热悬垂成形系统;
       3)激光铺层定位系统(激光投影技术);
       4)复合材料自动裁剪机 (Assyst Bullmer- Premiumcut);
       4)热压罐;
       5)热压机;
       6)复合材料烘房。


4.3加工和检验设备:
       1)五轴雕刻机;
       2)水刀;
       3)Haas VF-4, 3轴立式加工中心;
       4)科尔切斯特车床;
       5)KRV3000手动铣床;
       6)Nikon XTH225ST CT扫描仪;
       7)蔡司EVO MA25扫描电子显微镜;
       8)卡尔蔡司Axio Observer Z1M倒置显微镜;
       9)卡尔蔡司Stemi 2000立体显微镜。

       4.4检测设备:
       1)10kN拉伸/压缩试验机;
       2)英斯特朗ElectroPuls E10000全电子测试仪;
       3)自动C-扫描仪器;
       4)便携式奥林巴斯相控阵探伤仪MX2 16/64;
       5)便携式激光扫描测量臂;
       6)高速摄像机;
       7)数字图像相关检测设备。

       4.5热分析设备:
       1 ) DMA(动态力学分析)-TA仪器-Q800;
       2 ) DSC(差示扫描量热仪) - TA仪器 - Auto Q2000;
       3)TGA(热重分析仪) - TA仪器 - Q500;
       4)热机械分析仪(TMA) - TA Instruments - Q400;
       5)AR-G2流变仪-TA仪器;
       6)ARES-G2流变仪。

       5.NCC的价值观:
       1)Excellence卓越
       2)Learning学习
       3)Innovation创新
       4)Customer客户至上
       5)Integrity诚信
       6)Teamwork团队合作 文章来源:http://chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-288-6983.html