好项目:世界第一款全碳纤维增强塑料制造的数控机床电主轴传动轴

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该款电主轴透视图



技术现状与市场机遇:



  • 根据最新的市场报告显示,全球碳纤维及碳纤维复合材料的市场规模在2020年将超过200亿美元。在航空业、汽车业与机械制造行业的共同推动下,未来十年复合增长率超过10%。中国碳纤维产业与国际先进水平仍有很大差距,市场上高端的碳纤维制造及加工工艺等核心技术仍掌握在以美日为代表的西方国家手中。我们高端碳纤维复合材料产品的自给率在20%。

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  • 新材料技术是中国制造2025规划下国家重点发展的10大核心技术领域之一。碳纤维复合材料作为新型高科技材料,虽然应用成本比传统金属材料要高,但是在提升产品性能、加速产业提质升级方面具有特殊意义。作为金属部件的替代品,目前碳纤维增强塑料(CFRP)在航空航天、数控机床、工业机器人、新能源汽车、海洋特种工程、高技术船舶工程、轨道交通、可再生能源装备、医疗器械等领域的应用越来越加广泛。

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  • 在高精密高效柔性数控机床领域,采用碳纤维复合材料的传动部件,在结构强度、动平衡、启动/制停速度、降低能耗、产品寿命、耐腐蚀性等方面体现出巨大的技术优势。因此,高刚性高强度的轻量化碳纤维技术正在获得越来越多的应用空间。



  • 产品介绍与技术优势:



    好项目:世界第一款全碳纤维增强塑料制造的数控机床电主轴传动轴

    电主轴实体照片



    电主轴是高端数控机床领域的一种全新的高效的传动技术方案,电主轴技术与直线电机技术、高速刀具技术被称为将机床高速加工推入一个新时代的三种革命性技术。电主轴通过主轴电动机与机床主轴的有效融合而形成的“合二为一“驱动单元,有效的降低了效率损失,非常适合用于高端高转速的多轴式加工中心。



    德国某高科技企业利用100%碳纤维增强塑料,通过3D打印技术实现这款电主轴关键部件的制造。目前该产品已经向德国多家机床设备制造企业供货。这款全碳纤维增强塑料传动轴体具有以下特点:



  • 系统重量降低50%——通过精确控制轴体制造过程中碳纤维丝的走向,使轴体达到所需的抗弯刚度要求的同时,有效降低传动轴体的壁厚,从而降低产品重量。采用该传动轴体的10KW的电主轴只有5公斤。同时轻量化设计将显著降低机床能耗与成本。

  • 产品精度提升90%——碳纤维复合材料拥有热蠕变特性上的优势,确保加工过程中可能的温度升高不会影响成型部件的精度,从而大幅的降低了生产过程的废品率。同时,其轴体外表面精度降低对轴体安装参数的要求,并降低轴承在高转速下的应力值。

  • 反应速度提升50%——由于碳纤维的高刚性与低质量,碳纤维复合塑料轴体的启动/制动过程能承受更高的极限加速度。对55KW电主轴,传动轴体可以在小于0.5秒时间内加速至16000转/分钟。

  • 增材制造与智能材料——针对高端机床年销售数量相对较小、客户个性化需求明显的特点,通过3D打印技术进一步降低电主轴生产成本并提高产品质量。同时,在3D打印过程中,通过向传动轴壁内嵌入传感器,可以实施监控轴体的各种运动参数。

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    电主轴测试系统剖视图



    技术与研发实力:



    该项目来自德国某顶尖大学,技术带头人为轻量化产品设计及碳纤维材料领域专家。在技术发开中,获得了德国联邦经济部及地方创业基金的大力支持。其服务范围包括:



  • 新产品可行性分析、方案设计与工程化开发。

  • 对既有碳纤维复合材料产品进行模拟优化。

  • 样件制造与测试、及新产品的规模化生产。



  • 面对中国市场的合作需求



  • 寻找国内机床制造商或部件供应商以扩大市场。

  • 寻求国内碳纤维行业合作伙伴以扩大生产规模。

  • 需求国内优秀战略合作伙伴推动本企业发展速度。



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