夾層結(jié)構復合材料芯材制造技術在多領域具有重要價值。夾層結(jié)構復合材料具有典型的高比強度、高比剛度的特點，其結(jié)構設計方案是將面板的高強度和高模量與夾芯的低密度和高剛性有機結(jié)合起來，在航空、航天、船舶、軌道交通和電子等領域中有著極其重要的應用價值。目前應用到夾層結(jié)構復合材料中的芯材主要是芳綸紙蜂窩、鋁蜂窩和合成泡沫。芳綸紙蜂窩包括間位芳綸紙蜂窩及對位芳綸紙蜂窩，由美國杜邦(DuPont)公司先后研制成功的間位芳綸紙和對位芳綸紙制備而成，具有高強度、高剛度、低密度、良好的自熄性能、優(yōu)異的絕緣性能以及優(yōu)良的化學惰性等特點，已大量應用于航空航天結(jié)構和功能復合材料以及具有特殊要求的其他領域中。芳綸紙蜂窩的廣泛應用，推動了芳綸紙國產(chǎn)化的進程，目前國內(nèi)煙臺美士達特種紙業(yè)公司、深圳昊天龍邦公司和華南理工大學等單位先后突破了纖維原纖化和纖維在漿粕中分散等關鍵技術，制備出了YT系列間位芳綸紙、HKD和PTF系列對位芳綸紙，可小批量穩(wěn)定生產(chǎn)。
用這幾個系列國產(chǎn)芳綸紙制造的芳綸紙蜂窩已在多個型號上得到應用，實現(xiàn)了芳綸紙蜂窩主要用原材料國內(nèi)自主保障的目標。芳綸紙蜂窩芯是由芳綸紙經(jīng)過涂膠、疊合、熱壓、拉伸定性、浸漬樹脂、固化和片切等工序加工制作而成的夾芯材料，目前主要的芳綸紙蜂窩芯的制備工藝流程如圖所示。涂膠技術 在芳綸紙蜂窩的制備工藝中，涂膠工序是制備芳綸紙蜂窩的關鍵工序，對蜂窩的孔格規(guī)整性以及節(jié)點強度有著至關重要的影響。中航工業(yè)復材先后研發(fā)了兩臺寬幅自動涂膠機，能夠在36英寸寬度的芳綸紙進行涂膠，并實現(xiàn)了膠液自動循環(huán)，膠液黏度自動檢測，自動收卷等功能，降低了生產(chǎn)成本，保證了蜂窩孔格規(guī)整性，工作效率得到大幅度提升。疊合技術 疊合定位的準確性與芳綸紙蜂窩孔格的規(guī)整性有密切的聯(lián)系，中航工業(yè)復材自主研發(fā)了國內(nèi)第一臺自動疊合機，采取圖像定位方法，提高了膠線定位的準確性，精確度在?0.05毫米之內(nèi)，相比人工疊合蜂窩的孔格規(guī)整性大大提高。此外，自動疊合的速度可達到360張/小時，是人工的1.5倍左右。
自動疊合技術既提高了疊合的精確性又提高了生產(chǎn)效率，是保證芳綸紙蜂窩生產(chǎn)高效性和質(zhì)量穩(wěn)定性的關鍵技術。大高度蜂窩拉伸定型技術 在蜂窩拉伸定型工序，中航工業(yè)復材自主研發(fā)了可拉伸36英寸高度的蜂窩的拉伸機及工裝，配合垂直送風烘箱，采用接近芳綸紙的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的高溫定型工藝，取得了良好的定型效果，改善了蜂窩使用的尺寸穩(wěn)定性，而且蜂窩浸膠后無須采用工藝裝備即可進行固化，省去了固化前的準備工作，節(jié)省了勞力與時間。浸膠固化技術 蜂窩的浸膠工序主要是對蜂窩的密度進行控制，密度控制不好將直接影響蜂窩芯材的成品率，中航工業(yè)復材研制的全自動浸膠機已完成全面工藝試驗，現(xiàn)已投入生產(chǎn)。多年來，影響蜂窩芯材外觀、性能和生產(chǎn)效率的關鍵工序浸膠，國內(nèi)一直以半機械輔以手工的方式進行。該自動浸膠機的浸膠部分采用高精密導軌導向，由數(shù)控系統(tǒng)控制伺服電機完成蜂窩芯材浸膠的全部工藝動作，數(shù)控系統(tǒng)對蜂窩浸膠工藝中的浸泡、提升、叉接、翻轉(zhuǎn)、移料、稱重等全部過程實現(xiàn)自動控制。
并配備了液位檢測系統(tǒng)、膠液循環(huán)系統(tǒng)、黏度檢測系統(tǒng)、膠液溫度控制系統(tǒng)，經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和計算機處理后能實現(xiàn)溶劑的及時補充和浸漬樹脂的配置。該設備的控制技術先進、自動化程度高，生產(chǎn)出的蜂窩芯材密度均勻性好，該設備的投產(chǎn)對提高蜂窩芯材質(zhì)量和產(chǎn)量的效果顯著。在芳綸紙蜂窩固化方式上，烘房采用導向式水平送風方式，這樣熱風直接穿過蜂窩孔格，有利于將樹脂固化時所產(chǎn)生的熱量從蜂窩孔格內(nèi)排放出來，保證固化的安全性和均勻性，而且效率較高。加工技術 在加工工序，利用先進的片切機和專用鋸條，可以做到對芳綸紙蜂窩高度尺寸精確控制，公差保證在?0.10毫米以內(nèi)，另外，立式帶鋸和斜式帶鋸的應用不僅使芳綸紙蜂窩產(chǎn)品外觀更加美觀，也將復雜的異型截面變?yōu)榭赡?，為蜂窩產(chǎn)品的應用打開了更寬闊的思路。芳綸紙蜂窩是應用于復合材料夾層結(jié)構的典型芯材，常用于前緣蒙皮、活動面蒙皮壁板、全高度蜂窩夾層結(jié)構操縱面、雷達罩以及梁、肋的腹板等。
芳綸紙蜂窩具有優(yōu)良的工藝設計性能，與其他材質(zhì)蜂窩芯相比，還具有與各種樹脂體系良好的相容性，與各種材料的蒙皮都能很好地黏結(jié)，適用于多種成型工藝，以制備出不同形狀的夾層結(jié)構件。芳綸紙蜂窩的成型工藝參數(shù)主要取決于蒙皮材料和粘接材料，一般壓力不大于0.5MPa，固化溫度不大于200℃。中航工業(yè)復材在芳綸紙蜂窩關鍵技術的突破基礎上，集成創(chuàng)新，已建成一條各工序基本實現(xiàn)自動化、具有國際先進水平的芳綸紙蜂窩生產(chǎn)線，產(chǎn)能達到5000立方米/年。目前，中航工業(yè)復材研制生產(chǎn)的各種類型芳綸紙蜂窩已廣泛應用于飛機結(jié)構，并在航天、電子、船舶、軌道交通和體育用品等多領域得到廣泛應用，占有國內(nèi)芳綸紙蜂窩市場份額的80%以上。隨著制造技術的提升，芳綸紙蜂窩質(zhì)量更加穩(wěn)定，吸引了國外航空市場的密切關注，波音、諾單、DIEHL等國外公司先后到訪中航工業(yè)復材尋求合作。其中諾單公司對中航工業(yè)復材公司生產(chǎn)的芳綸紙蜂窩進行全面認證，并給出結(jié)論：中航工業(yè)復材制造芳綸紙蜂窩各項性能及穩(wěn)定性與國外著名蜂窩廠商制造的蜂窩相當。諾單公司已向中航工業(yè)復材發(fā)出訂單。
美國雅琦公司已與中航工業(yè)復材合作，成為中航工業(yè)復材蜂窩代理商。今后兩年，由中航工業(yè)復材生產(chǎn)的芳綸紙蜂窩將陸續(xù)通過國外相關公司的認證，全面進入國際航空市場。鋁蜂窩制造技術：中航工業(yè)復材具備所有規(guī)格耐久鋁蜂窩芯材制造能力及根據(jù)客戶要求進行耐久鋁蜂窩芯材定制的能力，擁有多項處于國內(nèi)領先的關鍵技術：大幅寬、高密度耐久鋁蜂窩芯材涂膠壓制技術 經(jīng)過多年技術攻關，中航工業(yè)復材已突破密度為170kg/m3的大高度耐久鋁蜂窩芯材涂膠、壓制技術，HB 5443-90夾層結(jié)構用耐久鋁蜂窩芯材規(guī)范內(nèi)最高密度為140kg/m3。高密度、大高度、大尺寸耐久鋁蜂窩芯材拉伸技術 鋁蜂窩主要通過耐腐蝕底膠浸漬、涂膠、疊合、壓制、拉伸等工序制作而成，經(jīng)過多年技術積累，中航工業(yè)復材實現(xiàn)了國內(nèi)最大高度、尺寸、密度耐久鋁蜂窩芯材制造。中航工業(yè)復材擁有用從鋁箔表面處理到蜂窩疊層板切割、拉伸及后續(xù)夾層結(jié)構制造的全套生產(chǎn)設備，該套設備具有自動化程度高，控制精度好等特點，整套設備處于國內(nèi)領先水平。整條耐久鋁蜂窩芯生產(chǎn)線年產(chǎn)能約為50噸。
PMI泡沫制造技術——同密度的情況下，PMI泡沫具有比其他聚合物泡沫材料更高的抗壓縮強度和剛度、更優(yōu)異的耐高溫和耐濕熱性能、以及更好的抗高溫蠕變性能和尺寸穩(wěn)定性。其突出的耐熱性能和高溫下優(yōu)異的抗蠕變性能使其能承受碳纖維/環(huán)氧、碳纖維/雙馬等樹脂復合材料的高溫固化工藝條件，可實現(xiàn)泡沫夾芯與預浸料的一次共固化，廣泛應用于復合材料泡沫夾層結(jié)構件的制造。中航工業(yè)復材通過技術引進的方式已經(jīng)掌握了PMI泡沫預聚板成型技術、PMI泡沫發(fā)泡技術、后處理技術和加工技術等四項關鍵技術，所生產(chǎn)的PMI泡沫質(zhì)量在國內(nèi)處于領先地位，力學性能與Degussa泡沫的力學性能基本相當，設計年生產(chǎn)能力為1000m3水平。優(yōu)秀的團隊是推動蜂窩生產(chǎn)技術的奠基石。中航工業(yè)復材蜂窩及芯材事業(yè)部團隊專業(yè)性強，經(jīng)過長期建設，本團隊已有成員30人，其中研究員2人，高級工程師6人，技師3人；1人擁有博士學位，6人有研究生學位，6人有學士學位。
本團隊先后承擔了多項國家科研課題：中、高密度蜂窩的研制，直升機用國產(chǎn)芳綸紙蜂窩工程化研究、高性能國產(chǎn)芳綸紙蜂窩研制等多項型號攻關和科研課題，完善了芳綸紙蜂窩的種類和規(guī)格，突破了多種牌號規(guī)格的國產(chǎn)芳綸紙蜂窩的制造技術，擺脫了國外對芳綸紙技術封鎖的束縛，實現(xiàn)了國產(chǎn)芳綸紙蜂窩的批量生產(chǎn)。蜂窩及芯材生產(chǎn)團隊有著和諧的工作氛圍和較強的凝聚力。團隊中，多名成員是國內(nèi)蜂窩制造技術的奠基人，從20世紀80年代國內(nèi)蜂窩材料開始研制時便一直從事蜂窩的研究生產(chǎn)工作，有著豐富的蜂窩生產(chǎn)經(jīng)驗和豐碩的研究成果，其嚴謹?shù)膽B(tài)度、踏實的工作作風對中青年成員起到了極好的示范效應。在團隊建設中，經(jīng)常舉辦“工作經(jīng)驗交流會”，團隊成員間的經(jīng)驗得以自由交流，工作中的問題得到及時充分的交流和啟發(fā)，在寬松、和諧的氛圍中，實現(xiàn)團隊的整體進步。
用這幾個系列國產(chǎn)芳綸紙制造的芳綸紙蜂窩已在多個型號上得到應用，實現(xiàn)了芳綸紙蜂窩主要用原材料國內(nèi)自主保障的目標。芳綸紙蜂窩芯是由芳綸紙經(jīng)過涂膠、疊合、熱壓、拉伸定性、浸漬樹脂、固化和片切等工序加工制作而成的夾芯材料，目前主要的芳綸紙蜂窩芯的制備工藝流程如圖所示。涂膠技術 在芳綸紙蜂窩的制備工藝中，涂膠工序是制備芳綸紙蜂窩的關鍵工序，對蜂窩的孔格規(guī)整性以及節(jié)點強度有著至關重要的影響。中航工業(yè)復材先后研發(fā)了兩臺寬幅自動涂膠機，能夠在36英寸寬度的芳綸紙進行涂膠，并實現(xiàn)了膠液自動循環(huán)，膠液黏度自動檢測，自動收卷等功能，降低了生產(chǎn)成本，保證了蜂窩孔格規(guī)整性，工作效率得到大幅度提升。疊合技術 疊合定位的準確性與芳綸紙蜂窩孔格的規(guī)整性有密切的聯(lián)系，中航工業(yè)復材自主研發(fā)了國內(nèi)第一臺自動疊合機，采取圖像定位方法，提高了膠線定位的準確性，精確度在?0.05毫米之內(nèi)，相比人工疊合蜂窩的孔格規(guī)整性大大提高。此外，自動疊合的速度可達到360張/小時，是人工的1.5倍左右。
自動疊合技術既提高了疊合的精確性又提高了生產(chǎn)效率，是保證芳綸紙蜂窩生產(chǎn)高效性和質(zhì)量穩(wěn)定性的關鍵技術。大高度蜂窩拉伸定型技術 在蜂窩拉伸定型工序，中航工業(yè)復材自主研發(fā)了可拉伸36英寸高度的蜂窩的拉伸機及工裝，配合垂直送風烘箱，采用接近芳綸紙的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的高溫定型工藝，取得了良好的定型效果，改善了蜂窩使用的尺寸穩(wěn)定性，而且蜂窩浸膠后無須采用工藝裝備即可進行固化，省去了固化前的準備工作，節(jié)省了勞力與時間。浸膠固化技術 蜂窩的浸膠工序主要是對蜂窩的密度進行控制，密度控制不好將直接影響蜂窩芯材的成品率，中航工業(yè)復材研制的全自動浸膠機已完成全面工藝試驗，現(xiàn)已投入生產(chǎn)。多年來，影響蜂窩芯材外觀、性能和生產(chǎn)效率的關鍵工序浸膠，國內(nèi)一直以半機械輔以手工的方式進行。該自動浸膠機的浸膠部分采用高精密導軌導向，由數(shù)控系統(tǒng)控制伺服電機完成蜂窩芯材浸膠的全部工藝動作，數(shù)控系統(tǒng)對蜂窩浸膠工藝中的浸泡、提升、叉接、翻轉(zhuǎn)、移料、稱重等全部過程實現(xiàn)自動控制。
并配備了液位檢測系統(tǒng)、膠液循環(huán)系統(tǒng)、黏度檢測系統(tǒng)、膠液溫度控制系統(tǒng)，經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和計算機處理后能實現(xiàn)溶劑的及時補充和浸漬樹脂的配置。該設備的控制技術先進、自動化程度高，生產(chǎn)出的蜂窩芯材密度均勻性好，該設備的投產(chǎn)對提高蜂窩芯材質(zhì)量和產(chǎn)量的效果顯著。在芳綸紙蜂窩固化方式上，烘房采用導向式水平送風方式，這樣熱風直接穿過蜂窩孔格，有利于將樹脂固化時所產(chǎn)生的熱量從蜂窩孔格內(nèi)排放出來，保證固化的安全性和均勻性，而且效率較高。加工技術 在加工工序，利用先進的片切機和專用鋸條，可以做到對芳綸紙蜂窩高度尺寸精確控制，公差保證在?0.10毫米以內(nèi)，另外，立式帶鋸和斜式帶鋸的應用不僅使芳綸紙蜂窩產(chǎn)品外觀更加美觀，也將復雜的異型截面變?yōu)榭赡?，為蜂窩產(chǎn)品的應用打開了更寬闊的思路。芳綸紙蜂窩是應用于復合材料夾層結(jié)構的典型芯材，常用于前緣蒙皮、活動面蒙皮壁板、全高度蜂窩夾層結(jié)構操縱面、雷達罩以及梁、肋的腹板等。
芳綸紙蜂窩具有優(yōu)良的工藝設計性能，與其他材質(zhì)蜂窩芯相比，還具有與各種樹脂體系良好的相容性，與各種材料的蒙皮都能很好地黏結(jié)，適用于多種成型工藝，以制備出不同形狀的夾層結(jié)構件。芳綸紙蜂窩的成型工藝參數(shù)主要取決于蒙皮材料和粘接材料，一般壓力不大于0.5MPa，固化溫度不大于200℃。中航工業(yè)復材在芳綸紙蜂窩關鍵技術的突破基礎上，集成創(chuàng)新，已建成一條各工序基本實現(xiàn)自動化、具有國際先進水平的芳綸紙蜂窩生產(chǎn)線，產(chǎn)能達到5000立方米/年。目前，中航工業(yè)復材研制生產(chǎn)的各種類型芳綸紙蜂窩已廣泛應用于飛機結(jié)構，并在航天、電子、船舶、軌道交通和體育用品等多領域得到廣泛應用，占有國內(nèi)芳綸紙蜂窩市場份額的80%以上。隨著制造技術的提升，芳綸紙蜂窩質(zhì)量更加穩(wěn)定，吸引了國外航空市場的密切關注，波音、諾單、DIEHL等國外公司先后到訪中航工業(yè)復材尋求合作。其中諾單公司對中航工業(yè)復材公司生產(chǎn)的芳綸紙蜂窩進行全面認證，并給出結(jié)論：中航工業(yè)復材制造芳綸紙蜂窩各項性能及穩(wěn)定性與國外著名蜂窩廠商制造的蜂窩相當。諾單公司已向中航工業(yè)復材發(fā)出訂單。
美國雅琦公司已與中航工業(yè)復材合作，成為中航工業(yè)復材蜂窩代理商。今后兩年，由中航工業(yè)復材生產(chǎn)的芳綸紙蜂窩將陸續(xù)通過國外相關公司的認證，全面進入國際航空市場。鋁蜂窩制造技術：中航工業(yè)復材具備所有規(guī)格耐久鋁蜂窩芯材制造能力及根據(jù)客戶要求進行耐久鋁蜂窩芯材定制的能力，擁有多項處于國內(nèi)領先的關鍵技術：大幅寬、高密度耐久鋁蜂窩芯材涂膠壓制技術 經(jīng)過多年技術攻關，中航工業(yè)復材已突破密度為170kg/m3的大高度耐久鋁蜂窩芯材涂膠、壓制技術，HB 5443-90夾層結(jié)構用耐久鋁蜂窩芯材規(guī)范內(nèi)最高密度為140kg/m3。高密度、大高度、大尺寸耐久鋁蜂窩芯材拉伸技術 鋁蜂窩主要通過耐腐蝕底膠浸漬、涂膠、疊合、壓制、拉伸等工序制作而成，經(jīng)過多年技術積累，中航工業(yè)復材實現(xiàn)了國內(nèi)最大高度、尺寸、密度耐久鋁蜂窩芯材制造。中航工業(yè)復材擁有用從鋁箔表面處理到蜂窩疊層板切割、拉伸及后續(xù)夾層結(jié)構制造的全套生產(chǎn)設備，該套設備具有自動化程度高，控制精度好等特點，整套設備處于國內(nèi)領先水平。整條耐久鋁蜂窩芯生產(chǎn)線年產(chǎn)能約為50噸。
PMI泡沫制造技術——同密度的情況下，PMI泡沫具有比其他聚合物泡沫材料更高的抗壓縮強度和剛度、更優(yōu)異的耐高溫和耐濕熱性能、以及更好的抗高溫蠕變性能和尺寸穩(wěn)定性。其突出的耐熱性能和高溫下優(yōu)異的抗蠕變性能使其能承受碳纖維/環(huán)氧、碳纖維/雙馬等樹脂復合材料的高溫固化工藝條件，可實現(xiàn)泡沫夾芯與預浸料的一次共固化，廣泛應用于復合材料泡沫夾層結(jié)構件的制造。中航工業(yè)復材通過技術引進的方式已經(jīng)掌握了PMI泡沫預聚板成型技術、PMI泡沫發(fā)泡技術、后處理技術和加工技術等四項關鍵技術，所生產(chǎn)的PMI泡沫質(zhì)量在國內(nèi)處于領先地位，力學性能與Degussa泡沫的力學性能基本相當，設計年生產(chǎn)能力為1000m3水平。優(yōu)秀的團隊是推動蜂窩生產(chǎn)技術的奠基石。中航工業(yè)復材蜂窩及芯材事業(yè)部團隊專業(yè)性強，經(jīng)過長期建設，本團隊已有成員30人，其中研究員2人，高級工程師6人，技師3人；1人擁有博士學位，6人有研究生學位，6人有學士學位。
本團隊先后承擔了多項國家科研課題：中、高密度蜂窩的研制，直升機用國產(chǎn)芳綸紙蜂窩工程化研究、高性能國產(chǎn)芳綸紙蜂窩研制等多項型號攻關和科研課題，完善了芳綸紙蜂窩的種類和規(guī)格，突破了多種牌號規(guī)格的國產(chǎn)芳綸紙蜂窩的制造技術，擺脫了國外對芳綸紙技術封鎖的束縛，實現(xiàn)了國產(chǎn)芳綸紙蜂窩的批量生產(chǎn)。蜂窩及芯材生產(chǎn)團隊有著和諧的工作氛圍和較強的凝聚力。團隊中，多名成員是國內(nèi)蜂窩制造技術的奠基人，從20世紀80年代國內(nèi)蜂窩材料開始研制時便一直從事蜂窩的研究生產(chǎn)工作，有著豐富的蜂窩生產(chǎn)經(jīng)驗和豐碩的研究成果，其嚴謹?shù)膽B(tài)度、踏實的工作作風對中青年成員起到了極好的示范效應。在團隊建設中，經(jīng)常舉辦“工作經(jīng)驗交流會”，團隊成員間的經(jīng)驗得以自由交流，工作中的問題得到及時充分的交流和啟發(fā)，在寬松、和諧的氛圍中，實現(xiàn)團隊的整體進步。
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