1纖維纏繞設(shè)備概述

纖維纏繞設(shè)備主要分為機(jī)械式纏繞、數(shù)控（CNC）式纏繞、微機(jī)控制式纏繞和機(jī)器人纏繞四大類(lèi)。機(jī)械式纏繞設(shè)備主要發(fā)展于20世紀(jì)50至70年代，其核心依賴齒輪、凸輪等純機(jī)械裝置實(shí)現(xiàn)芯模旋轉(zhuǎn)與導(dǎo)絲頭的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，但靈活性差，僅能纏繞特定形狀（如軸對(duì)稱回轉(zhuǎn)體）的制品，且更換產(chǎn)品時(shí)需耗費(fèi)大量時(shí)間調(diào)整機(jī)械部件，生產(chǎn)效率較低。進(jìn)入數(shù)控（CNC）式纏繞設(shè)備階段（約80年代起），計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)的引入帶來(lái)了革命性變化。通過(guò)預(yù)先編程控制多軸（芯模旋轉(zhuǎn)軸、導(dǎo)絲頭平移軸、導(dǎo)絲頭偏轉(zhuǎn)軸等）的聯(lián)動(dòng)，顯著提升了纏繞軌跡的精度與復(fù)雜性，能夠?qū)崿F(xiàn)非測(cè)地線纏繞、平面纏繞等復(fù)雜模式，滿足如壓力容器、異型管道等更高性能要求制品的生產(chǎn)需求，尤其在航空航天高壓氣瓶領(lǐng)域得到關(guān)鍵應(yīng)用。微機(jī)控制式纏繞設(shè)備在90年代后期至21世紀(jì)初成為主流，它基于更強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，采用多CPU協(xié)同處理，結(jié)合高精度伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)，不僅進(jìn)一步提高了控制精度和響應(yīng)速度，還大大增強(qiáng)了設(shè)備的功能性（如實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)采集、故障診斷）和用戶界面的友好性（圖形化編程、仿真模擬）。此階段設(shè)備在穩(wěn)定性、生產(chǎn)效率和適應(yīng)復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。當(dāng)前及未來(lái)發(fā)展的重要方向是機(jī)器人纏繞設(shè)備。這類(lèi)設(shè)備利用工業(yè)機(jī)器人（通常是六軸或七軸）的極高靈活性與大工作空間，結(jié)合末端執(zhí)行器（纏繞頭）和視覺(jué)/力傳感技術(shù)，徹底擺脫了傳統(tǒng)纏繞機(jī)對(duì)固定機(jī)械結(jié)構(gòu)的依賴。機(jī)器人纏繞特別擅長(zhǎng)處理大型、異型、非回轉(zhuǎn)體或具有復(fù)雜空間曲面的構(gòu)件（如汽車(chē)輕量化部件、飛機(jī)進(jìn)氣道、風(fēng)電葉片主梁或根部增強(qiáng)層），能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)設(shè)備難以企及的復(fù)雜空間軌跡纏繞，代表了纖維纏繞技術(shù)向高度柔性化、智能化、集成化發(fā)展的前沿趨勢(shì)，在風(fēng)電、新能源汽車(chē)、高端裝備制造等新興領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。這四個(gè)階段的演進(jìn)深刻體現(xiàn)了纖維纏繞設(shè)備從機(jī)械化、自動(dòng)化向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化持續(xù)深化的技術(shù)變革路徑。

1.1國(guó)外纖維纏繞設(shè)備發(fā)展史

從國(guó)際發(fā)展態(tài)勢(shì)來(lái)看，纖維纏繞FW設(shè)備發(fā)展迅猛。代表性企業(yè)包括美國(guó)安德遜公司、哥德華賽工程公司（Goldsworthy Engineering）、工程技術(shù)公司（Entec-Engineering Technology）、德國(guó)百事得(BSD)公司等。

圖1 美國(guó)安德遜公司微機(jī)控制6軸纖維纏繞機(jī)動(dòng)作

2004年，法國(guó)MFTech公司率先開(kāi)展機(jī)器人纏繞技術(shù)研究并實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。該公司提供的機(jī)器人纏繞設(shè)備充分發(fā)揮了機(jī)器人的柔性優(yōu)勢(shì)，可通過(guò)抓取模具或帶動(dòng)導(dǎo)絲頭兩種方式完成纏繞成型。

圖2  MFTech機(jī)器人纏繞

美國(guó)Fiberspar公司于1999年開(kāi)始商業(yè)化生產(chǎn)連續(xù)纏繞柔性管，據(jù)稱是當(dāng)今全球業(yè)界的領(lǐng)導(dǎo)者。其生產(chǎn)工藝是：擠出高密度聚乙烯或交聯(lián)聚乙烯熱塑性塑料內(nèi)襯層（壓力防滲漏層）-多次環(huán)向纏繞玻纖環(huán)氧層(結(jié)構(gòu)層)-外包覆熱塑性塑料層（耐磨層）。整個(gè)生產(chǎn)線全部自動(dòng)控制，由14臺(tái)纏繞機(jī)、牽引機(jī)、固化爐、收卷裝置以及兩臺(tái)擠出機(jī)等組成。在塑料管上纖維纏繞玻璃鋼后在線擠出外塑料保護(hù)層，制成管線。生產(chǎn)速度取決于管徑，一般為2.7 m/min~3.6 m/min。一根管線連續(xù)生產(chǎn)長(zhǎng)度可達(dá)10800 m，理論上可以達(dá)無(wú)限長(zhǎng)度。

圖3 美國(guó)Fiberspar連續(xù)管道生產(chǎn)線

1.2國(guó)內(nèi)纖維纏繞設(shè)備發(fā)展史

國(guó)內(nèi)纖維纏繞設(shè)備演進(jìn)史始于1965年，北京251廠率先研制我國(guó)首臺(tái)臥式纏繞機(jī)“525”，該機(jī)持續(xù)服役至2011年。1966年，行業(yè)創(chuàng)新推出齒鏈?zhǔn)綑C(jī)械無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)環(huán)鏈臥式纏繞機(jī)，突破掛輪局限，實(shí)現(xiàn)纏繞規(guī)律與排紗密度的便捷調(diào)控，采用鏈傳動(dòng)垂直面布局（適用于15升及以下氣瓶）和水平面四鏈輪布局（適用于20升及以上氣瓶）。同年，國(guó)家紡織工業(yè)部組織七機(jī)部43所、中國(guó)紡織科學(xué)研究院等五家機(jī)構(gòu)聯(lián)合開(kāi)發(fā)大型立式纏繞機(jī)，該設(shè)備至今仍在應(yīng)用；1984年，北京電力設(shè)備總廠引入加拿大立式設(shè)備以豐富技術(shù)體系。1974年，北京251廠成功開(kāi)發(fā)X2型行星式纏繞機(jī)，應(yīng)用三軸同心行星傳動(dòng)原理。自20世紀(jì)90年代起，技術(shù)邁向多元化創(chuàng)新，哈爾濱玻璃鋼研究院、武漢理工大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中船625所等科研單位與九迪、萬(wàn)格、中科時(shí)代等企業(yè)協(xié)作推進(jìn)MCFW及機(jī)器人纏繞技術(shù)研發(fā)，臺(tái)灣省工業(yè)研究院于2000年已掌握7軸纏繞技術(shù)。2014年，上海萬(wàn)格融合德中技術(shù)成果開(kāi)發(fā)機(jī)器人纏繞氣瓶自動(dòng)生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)對(duì)日出口，其10工位設(shè)備獲臺(tái)灣省采購(gòu)且產(chǎn)出液化氣罐通過(guò)德國(guó)認(rèn)證。至2020年，重慶慶陽(yáng)控股集團(tuán)/河南沁陽(yáng)復(fù)合材料研究院與濮陽(yáng)縣福瑞普建材公司相繼突破小口徑連續(xù)纏繞技術(shù)，開(kāi)發(fā)無(wú)鋼帶建模的10毫米至250毫米高效玻璃鋼管生產(chǎn)線，憑借牽引履帶機(jī)公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)同步機(jī)制實(shí)現(xiàn)每分鐘2米生產(chǎn)速率，技術(shù)水平對(duì)標(biāo)韓國(guó)同類(lèi)裝備。

圖4 國(guó)內(nèi)纖維纏繞設(shè)備發(fā)展歷程圖

（來(lái)源：陳博，國(guó)內(nèi)外復(fù)合材料工藝設(shè)備發(fā)展述評(píng)之二——纖維纏繞成型；中國(guó)復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會(huì)整理）

2中國(guó)纖維纏繞設(shè)備相關(guān)政策與專利分析

2.1政策分析

產(chǎn)業(yè)政策驅(qū)動(dòng)技術(shù)升級(jí)：2021年發(fā)布的《“十四五”紡織機(jī)械行業(yè)發(fā)展指導(dǎo)性意見(jiàn)》明確提出，需重點(diǎn)突破碳纖維、芳綸、超高分子量聚乙烯等高性能纖維生產(chǎn)成套裝備的技術(shù)瓶頸。次年4月，《工業(yè)和信息化部 國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)關(guān)于化纖工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)提升高性能纖維生產(chǎn)與應(yīng)用水平，并重點(diǎn)支持其在航空航天、風(fēng)電及光伏發(fā)電等戰(zhàn)略領(lǐng)域的規(guī)?；瘧?yīng)用?！妒奈逍虏牧袭a(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》進(jìn)一步將纏繞設(shè)備明確納入“高端裝備制造重點(diǎn)工程”，并輔以財(cái)政補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠、產(chǎn)業(yè)園區(qū)建設(shè)等一攬子扶持政策，為行業(yè)發(fā)展注入強(qiáng)勁動(dòng)力。

科技政策強(qiáng)化研發(fā)支撐：高性能纖維領(lǐng)域的科技攻關(guān)、產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)及重點(diǎn)市場(chǎng)拓展，已被納入國(guó)家“973”計(jì)劃、“863”計(jì)劃、國(guó)家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程項(xiàng)目等國(guó)家級(jí)科技規(guī)劃體系。此類(lèi)政策為高性能纖維纏繞設(shè)備的研發(fā)創(chuàng)新與應(yīng)用推廣提供了系統(tǒng)性支持，有效加速了相關(guān)核心技術(shù)的突破與產(chǎn)業(yè)鏈的成熟進(jìn)程。在政策引領(lǐng)下，長(zhǎng)三角和珠三角地區(qū)依托完善的產(chǎn)業(yè)配套、豐富的人才儲(chǔ)備及活躍的創(chuàng)新生態(tài)，迅速崛起為產(chǎn)業(yè)集群高地。集群內(nèi)企業(yè)通過(guò)協(xié)同創(chuàng)新與資源共享，不斷優(yōu)化產(chǎn)業(yè)鏈條，實(shí)現(xiàn)升級(jí)迭代，顯著提升整體競(jìng)爭(zhēng)力。

稅收優(yōu)惠降低應(yīng)用成本：2024年，國(guó)家出臺(tái)的系列支持設(shè)備更新和技術(shù)改造政策，已累計(jì)實(shí)現(xiàn)減稅1140億元（據(jù)人民日?qǐng)?bào)、國(guó)家稅務(wù)總局天津稅務(wù)局?jǐn)?shù)據(jù)）。根據(jù)相關(guān)政策，企業(yè)購(gòu)置用于環(huán)保、節(jié)能、安全生產(chǎn)等特定領(lǐng)域的專用設(shè)備，其投資額可按一定比例享受稅額抵免優(yōu)惠。該政策顯著降低了企業(yè)設(shè)備更新升級(jí)的財(cái)務(wù)負(fù)擔(dān)，為高性能纖維纏繞設(shè)備的下游應(yīng)用滲透創(chuàng)造了有利條件。同時(shí)，中國(guó)龐大的制造業(yè)基礎(chǔ)為纏繞設(shè)備提供了廣闊的應(yīng)用沃土，風(fēng)電、汽車(chē)、建筑等領(lǐng)域需求持續(xù)攀升。

2.2專利分析

根據(jù)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，纏繞設(shè)備領(lǐng)域相關(guān)專利共計(jì)10項(xiàng)，90%由企業(yè)持有，凸顯企業(yè)在高性能纖維纏繞設(shè)備技術(shù)研發(fā)中占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。從地域分布看，相關(guān)企業(yè)高密度聚集于江蘇（6項(xiàng)，占比60%）、上海、江西等地。其中江蘇省表現(xiàn)尤為突出，依托江蘇欣榮普爾斯機(jī)械（2項(xiàng)）、天蔚藍(lán)電驅(qū)動(dòng)科技、常州神鷹碳塑復(fù)合材料、江蘇欣榮科技發(fā)展及鹽城雷擊環(huán)?？萍嫉绕髽I(yè)形成顯著產(chǎn)業(yè)生態(tài)，彰顯該區(qū)域在研發(fā)能力與產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)方面的領(lǐng)先地位。技術(shù)領(lǐng)域分析表明，專利主體覆蓋機(jī)械制造、復(fù)合材料、電驅(qū)動(dòng)及環(huán)?？萍嫉榷嘈袠I(yè)，凸顯跨領(lǐng)域技術(shù)融合特征。特別值得注意的是，復(fù)合材料纏繞技術(shù)構(gòu)成創(chuàng)新主陣地——典型如上海天海復(fù)合氣瓶與常州神鷹碳塑的專利，分別聚焦復(fù)合材料氣瓶及碳纖維纏繞成型技術(shù)，此類(lèi)技術(shù)主要應(yīng)用于航空航天部件、高壓氣瓶、風(fēng)電葉片等對(duì)高強(qiáng)度輕量化有嚴(yán)苛需求的應(yīng)用場(chǎng)景。

3纖維纏繞設(shè)備市場(chǎng)現(xiàn)狀

3.1市場(chǎng)現(xiàn)狀

根據(jù)Markets and Markets最新研究報(bào)告，全球纏繞設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將于2025年達(dá)到42.7億美元，較2020年的26.5億美元實(shí)現(xiàn)10%的年均復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）。市場(chǎng)增量主要源于氫能儲(chǔ)運(yùn)（貢獻(xiàn)率40%）和航空航天（貢獻(xiàn)率30%）兩大領(lǐng)域。

在國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程方面，我國(guó)纏繞設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率已從2018年的15%顯著提升至2023年的35%，并規(guī)劃于2025年突破50%的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。據(jù)人人文庫(kù)《2025-2030中國(guó)數(shù)控纖維四維纏繞機(jī)行業(yè)供需態(tài)勢(shì)與盈利前景預(yù)測(cè)報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示，2025年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)到150億元人民幣，至2030年將進(jìn)一步增長(zhǎng)至280億元人民幣，對(duì)應(yīng)期間年復(fù)合增長(zhǎng)率約為12.5%。（全球數(shù)據(jù)來(lái)源：Markets and Markets；國(guó)產(chǎn)化率及市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)來(lái)源：人人文庫(kù)）

3.2 企業(yè)分析

3.2.1 Roth Composite Machinery

圖5 Roth Composite Machinery的纖維纏繞設(shè)備

通過(guò)提供適用于各類(lèi)浸漬方法、纖維及基體材料的解決方案，我們的設(shè)備實(shí)現(xiàn)了卓越的機(jī)器適用性靈活性。針對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和小批量生產(chǎn)需求，也提供緊湊設(shè)計(jì)、確保工藝參數(shù)可無(wú)縫轉(zhuǎn)移至大規(guī)模生產(chǎn)設(shè)施，并實(shí)現(xiàn)最高精度與繞線質(zhì)量。此外，機(jī)器人纏繞成型機(jī)作為先進(jìn)解決方案，尤其適用于開(kāi)發(fā)項(xiàng)目和小規(guī)模生產(chǎn)；其鋪放頭的運(yùn)動(dòng)由六軸機(jī)器人精確控制，并具備交付與安裝周期短的優(yōu)勢(shì)。復(fù)合機(jī)械系統(tǒng)集成了高性能提取器與創(chuàng)新的物料搬運(yùn)系統(tǒng)，以交鑰匙工程方式提供完整解決方案。作為擁有逾60年經(jīng)驗(yàn)的全球技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者，Roth Composite Machinery服務(wù)于眾多高端市場(chǎng)，包括復(fù)合包覆壓力容器、航空航天與國(guó)防、能源與電氣絕緣、水處理、汽車(chē)制造、機(jī)械設(shè)備與零部件供應(yīng)以及研發(fā)機(jī)構(gòu)。

圖6 纖維纏繞數(shù)據(jù)軟件 

纖維纏繞數(shù)據(jù)軟件可優(yōu)化繞線過(guò)程，結(jié)合制造與仿真，由行業(yè)專家創(chuàng)建并著重于易用性。其主要優(yōu)勢(shì)包括：專為Roth卷繞機(jī)量身定制，配備高度用戶友好的圖形界面和易于導(dǎo)航的菜單以確保流暢的工作流程；支持無(wú)限層數(shù)，在工藝設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)最大效率；依托高級(jí)計(jì)算算法，實(shí)現(xiàn)纖維輸送的完美精度，并能輕松將“數(shù)字孿生”傳輸至機(jī)器；同時(shí)提供最高級(jí)別的服務(wù)與支持，持續(xù)提供更新和升級(jí)。

3.2.2哈爾濱復(fù)合材料設(shè)備開(kāi)發(fā)有限公司

哈爾濱復(fù)合材料設(shè)備開(kāi)發(fā)有限公司，國(guó)內(nèi)首家專門(mén)生產(chǎn)復(fù)合材料設(shè)備的公司，1991年9月，由哈爾濱玻璃鋼研究院設(shè)備研究室和自動(dòng)化控制研究室合并，在哈爾濱高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)注冊(cè)成立。公司自成立以來(lái)，充分利用哈爾濱玻璃鋼研究院和國(guó)家樹(shù)脂基復(fù)合材料工程技術(shù)中心的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，專注于復(fù)合材料設(shè)備產(chǎn)品及技術(shù)的研發(fā)，現(xiàn)已發(fā)展為國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域集科、工、貿(mào)于一體的龍頭企業(yè)。公司的設(shè)備及技術(shù)服務(wù)范圍已遍及全國(guó)27個(gè)省、市、自治區(qū)，并出口到韓國(guó)、馬來(lái)西亞、越南、科威特等國(guó)家。

核心技術(shù)/產(chǎn)品：CFW系列連續(xù)纏繞玻璃鋼管道全自動(dòng)生產(chǎn)線、CCFW系列高壓儲(chǔ)氫纏繞瓶生產(chǎn)線、六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)器人纏繞機(jī)，支持大型儲(chǔ)罐/管道纏繞機(jī)定制（含6軸CNC系統(tǒng)），覆蓋能源化工及高壓儲(chǔ)氫領(lǐng)域。其中研制的4FW4000x10000型計(jì)算機(jī)控制纏繞機(jī)和WG300型肘形管專用纏繞機(jī)的研制水平為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先5FW5000x6000型計(jì)算機(jī)控制五維重載高精度纏繞機(jī)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。 優(yōu)勢(shì)：依托國(guó)家級(jí)科研項(xiàng)目背景，軍工級(jí)精度（誤差≤±0.1mm），技術(shù)自主可控，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占據(jù)領(lǐng)先地位。 劣勢(shì)：設(shè)備售價(jià)高（約1000萬(wàn)元人民幣以上），交貨周期長(zhǎng)（標(biāo)準(zhǔn)為3-6個(gè)月），定制化需求導(dǎo)致成本增加。  

圖7 哈爾濱復(fù)合材料設(shè)備開(kāi)發(fā)有限公司部分纏繞設(shè)備

3.2.3連云港唯德復(fù)合材料設(shè)備有限公司

連云港唯德復(fù)合材料設(shè)備有限公司成立于2001年，致力于復(fù)合材料纏繞設(shè)備的研究與制造，是國(guó)內(nèi)唯一一家既能為航天、軍工、核工業(yè)提供高精度纏繞機(jī)，又能為民用提供通用型纖維纏繞機(jī)及整套生產(chǎn)線的企業(yè)。公司于2014年6月投入運(yùn)行連續(xù)纖維纏繞生產(chǎn)線，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于玻璃鋼管道、化工儲(chǔ)罐及車(chē)載高壓氣瓶等領(lǐng)域。依托與武漢理工大學(xué)的緊密合作及自身完備的設(shè)計(jì)、制造、安裝人才體系，公司已通過(guò)ISO9001-2000認(rèn)證，并在中國(guó)濕法夾砂系統(tǒng)擁有三項(xiàng)專利。十幾年來(lái)，已為國(guó)內(nèi)外客戶提供了近300套玻璃鋼管道、儲(chǔ)罐及高壓容器等生產(chǎn)線，以先進(jìn)設(shè)計(jì)、精湛技術(shù)和優(yōu)質(zhì)服務(wù)贏得一致好評(píng)。

1）CFW 系列連續(xù)纏繞玻璃鋼管道全自動(dòng)生產(chǎn)線

圖8 CFW系列連續(xù)纏繞玻璃鋼管道生產(chǎn)線

CFW 系列連續(xù)纏繞玻璃鋼管道生產(chǎn)線系唯德公司核心產(chǎn)品之一，其生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)精密。該生產(chǎn)線能夠依據(jù)預(yù)設(shè)位置與定量，將連續(xù)纖維、短切纖維、石英砂、樹(shù)脂及助劑等材料，沿由連續(xù)循環(huán)鋼帶構(gòu)成的纏繞模具軸向精確排布。在先進(jìn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制下，實(shí)現(xiàn)精確計(jì)量、下料與鋪層，繼而通過(guò)遠(yuǎn)紅外加熱快速固化成型為管道；再經(jīng)切割、端部修整與嚴(yán)格質(zhì)量檢驗(yàn)流程，確保每一根管道均符合高品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。此獨(dú)特工藝使得鋼帶每旋轉(zhuǎn)一周，管壁即形成一層；經(jīng)數(shù)十層疊加，管壁得以逐層增強(qiáng)并最終成型，其構(gòu)建精度可與增材制造技術(shù)媲美。大量短切纖維將內(nèi)襯層、纏繞紗層及砂層緊密聯(lián)結(jié)為一體，在樹(shù)脂充分浸潤(rùn)作用下，形成均質(zhì)管壁結(jié)構(gòu)，性能表現(xiàn)優(yōu)異。

在技術(shù)參數(shù)方面，該生產(chǎn)線優(yōu)勢(shì)顯著。其管道直徑覆蓋范圍廣泛，涵蓋300mm 至 1600mm、300mm 至 3000mm、400mm 至 4000mm 等多種規(guī)格，可充分滿足不同工程場(chǎng)景需求；管道工作壓力范圍為 1bar 至 32bar，不同直徑管道適配相應(yīng)最大壓力，有力保障使用安全穩(wěn)定；管道剛度區(qū)間為 1250Pa 至 12500Pa，為管道在各類(lèi)復(fù)雜工況下的可靠運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。該生產(chǎn)線亦適用于頂管制作，場(chǎng)地要求為廠房尺寸 24m × 100m 至 150m，行車(chē)有效起吊高度 6.5m 至 8.5m，供電裝機(jī)總功率 300kW 至 400kW，具備良好的適應(yīng)性。相較于傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的管道，CFW 系列生產(chǎn)線在生產(chǎn)效率方面實(shí)現(xiàn)顯著提升，產(chǎn)品性能離散性小，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，生產(chǎn)過(guò)程綠色環(huán)保，機(jī)械性能優(yōu)越，故廣泛應(yīng)用于市政給排水、水利工程、化工輸送等諸多領(lǐng)域，成為管道制造的優(yōu)選方案。

2）CCFW 系列高壓儲(chǔ)氫纏繞瓶生產(chǎn)線

圖9 CCFW系列高壓儲(chǔ)氫纏繞瓶生產(chǎn)線

在氫能源蓬勃興起的浪潮之中，CCFW 系列高壓儲(chǔ)氫纏繞瓶生產(chǎn)線應(yīng)運(yùn)而生。過(guò)去十年間，唯德公司與國(guó)內(nèi)多家前沿氫能源企業(yè)攜手并肩，深度協(xié)作研發(fā)。該生產(chǎn)線為纖維纏繞工藝呈獻(xiàn)一站式完備設(shè)備與精準(zhǔn)方案，涵蓋四維高精度纏繞機(jī)、裝卸機(jī)械手、固化爐、樹(shù)脂供應(yīng)系統(tǒng)、氣瓶線試壓裝置等核心部件。

其中，四維高精度纏繞機(jī)于年產(chǎn) 2 萬(wàn)只氣瓶的高強(qiáng)度生產(chǎn)環(huán)境中歷經(jīng)錘煉，憑借穩(wěn)定運(yùn)行、高精度纏繞等卓越特性贏得客戶信賴。公司持續(xù)發(fā)力，不斷優(yōu)化提升其精度，精研細(xì)節(jié)，為打造高效能、高穩(wěn)定性的生產(chǎn)線拼搏奮進(jìn)。如今，自動(dòng)裝 / 卸瓶、自動(dòng)運(yùn)輸流水線、自動(dòng)剪接紗等自動(dòng)化功能一應(yīng)俱全，為四型氫氣瓶的無(wú)人化生產(chǎn)夯實(shí)根基，成熟的自動(dòng)化生產(chǎn)方案可依據(jù)客戶需求靈活定制。

從性能呈現(xiàn)來(lái)看，CCFW 系列生產(chǎn)線運(yùn)行穩(wěn)定性極佳，自動(dòng)化程度高，極大地提升了生產(chǎn)效率。經(jīng)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)高壓儲(chǔ)氫氣瓶的廠家長(zhǎng)期、高負(fù)荷、高頻次使用驗(yàn)證，各項(xiàng)性能指標(biāo)全然達(dá)到歐洲同類(lèi)產(chǎn)品先進(jìn)水準(zhǔn)，已然具備替代歐洲進(jìn)口同類(lèi)生產(chǎn)線的實(shí)力，為我國(guó)氫能源產(chǎn)業(yè)的自主可控發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)依托。

3.2.4威海捷諾曼自動(dòng)化股份有限公司

威海捷諾曼自動(dòng)化股份有限公司是一家國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)，成立于2012年，注冊(cè)資金2100萬(wàn)元，占地20余畝，建筑面積14000多平米，建有研發(fā)辦公樓、數(shù)字化生產(chǎn)車(chē)間、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等設(shè)施，主要從事碳纖維纏繞機(jī)、固化線、氫氣瓶自動(dòng)化產(chǎn)線、碳纖維鋪絲設(shè)備、環(huán)保VOC治理設(shè)備的研發(fā)與生產(chǎn)，并下設(shè)威海市藍(lán)拓工業(yè)自動(dòng)化研究院（山東省新型研發(fā)機(jī)構(gòu)）和上海捷諾曼自動(dòng)化裝備有限公司兩家子公司。在纖維纏繞設(shè)備領(lǐng)域，公司提供高精度、多軸聯(lián)動(dòng)和智能化控制的解決方案，應(yīng)用于復(fù)合材料制品如高壓氣瓶、管道、儲(chǔ)罐的生產(chǎn)，其技術(shù)亮點(diǎn)包括可實(shí)現(xiàn)碳纖維、玻璃纖維等的精密纏繞，支持干法/濕法纏繞和多角度鋪層設(shè)計(jì)，自動(dòng)化集成度高，包含浸膠系統(tǒng)和固化工藝配套，廣泛應(yīng)用于氫能源（儲(chǔ)氫氣瓶）、航空航天和汽車(chē)輕量化等行業(yè)。

圖10 威海捷諾曼自動(dòng)化股份有限公司制造的纖維纏繞設(shè)備

總的來(lái)看，國(guó)內(nèi)纏繞設(shè)備普遍面臨自由度低柔性不足、專機(jī)專用適應(yīng)性弱等問(wèn)題，難以滿足纖維纏繞多樣化復(fù)合材料制品對(duì)高動(dòng)態(tài)響應(yīng)、高柔性、高性價(jià)比等的制造需求。工業(yè)機(jī)器人憑借其出色的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、優(yōu)異的通用性、豐富的自由度、高度柔性以及強(qiáng)大的可擴(kuò)展性等優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用于復(fù)合材料制品成型裝備領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用、便于換產(chǎn)，顯著提升纏繞裝備的柔性與適應(yīng)性，有效降低生產(chǎn)成本。（楊海：復(fù)合材料纖維纏繞機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)研究）

4應(yīng)用領(lǐng)域

4.1能源化工及交通領(lǐng)域

纏繞制品在民用領(lǐng)域的主要應(yīng)用包括：復(fù)合材料壓力管道、儲(chǔ)罐、壓力容器、呼吸氣瓶及天然氣氣瓶、風(fēng)機(jī)葉片、塔桿、電線桿、絕緣子、體育休閑用品、工業(yè)用傳動(dòng)軸、各種輥筒等。

圖11  采用纏繞技術(shù)的儲(chǔ)氣瓶

（來(lái)源：鳳凰網(wǎng)、天風(fēng)證券）

汽車(chē)作為現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)在科技的帶動(dòng)下快速發(fā)展，隨著汽車(chē)復(fù)合材料應(yīng)用水平的不斷提高，復(fù)合材料單車(chē)用量將逐漸增加，2015年我國(guó)汽車(chē)工業(yè)所需塑料、復(fù)合材料總量約為 165 萬(wàn)噸。隨著成型技術(shù)和裝備的不斷發(fā)展，復(fù)合材料汽車(chē)零部件在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用將日益擴(kuò)大。為了提高汽車(chē)輕質(zhì)高強(qiáng)的性能，復(fù)合材料逐漸取代傳統(tǒng)汽車(chē)制造應(yīng)用材料，纏繞技術(shù)在汽車(chē)制造上的主要應(yīng)用為傳動(dòng)軸、排氣管、渦輪增壓管、車(chē)載氣瓶、電池殼體、電機(jī)部件等。

圖12 我國(guó)新能源汽車(chē)月度銷(xiāo)量

（數(shù)據(jù)來(lái)源：中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)）

2025年1月至4月，中國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量分別累計(jì)達(dá)442.9萬(wàn)輛和430萬(wàn)輛，較去年同期分別大幅增長(zhǎng)48.3%和46.2%。這一強(qiáng)勁增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)主要得益于國(guó)家政策對(duì)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的有力支持以及市場(chǎng)需求的持續(xù)釋放。根據(jù)SAE《節(jié)能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線圖2.0》規(guī)劃，氫燃料電池汽車(chē)保有量將呈現(xiàn)跨越式增長(zhǎng)——2020/2025/2030年目標(biāo)分別為8000-10000輛/5萬(wàn)-10萬(wàn)輛/80萬(wàn)-100萬(wàn)輛，十年間規(guī)劃保有量增幅高達(dá)百倍。新能源汽車(chē)的蓬勃發(fā)展不僅全面激活了產(chǎn)業(yè)鏈活力，更直接帶動(dòng)車(chē)載氣瓶、傳動(dòng)軸等核心零部件的需求擴(kuò)張。其中，作為新能源汽車(chē)安全系統(tǒng)關(guān)鍵組件的車(chē)載氣瓶需求激增。同時(shí)，電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的普及推動(dòng)傳動(dòng)軸需求持續(xù)走強(qiáng)。關(guān)鍵零部件需求的增長(zhǎng)進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)纏繞設(shè)備市場(chǎng)顯著擴(kuò)張，該設(shè)備作為高精度部件的核心生產(chǎn)工具，其市場(chǎng)需求呈現(xiàn)強(qiáng)勁攀升趨勢(shì)。

表1國(guó)內(nèi)外主要IV氣瓶研發(fā)單位

（素材來(lái)源于官方公布信息、公開(kāi)信息，中國(guó)復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會(huì)整理）

海洋船舶領(lǐng)域?qū)?fù)合材料需求最為廣泛的是復(fù)合材料管道。憑借其耐腐蝕、耐油、耐高溫等優(yōu)異特性，纏繞成型的復(fù)合材料管道被廣泛應(yīng)用于海上油氣運(yùn)輸、海洋平臺(tái)及船舶領(lǐng)域。此外，疏浚管道、海底輸油軟管、潛艇耐壓殼體、深海探測(cè)器、潛水呼吸氣瓶、船桅桿等也是復(fù)合材料的重要應(yīng)用方向。

圖13 海上管道及管纜

油氣工程領(lǐng)域的應(yīng)用涵蓋陸地及海上場(chǎng)景，主要包括油氣運(yùn)輸管道和疏浚管道。復(fù)合材料管道因其具備超強(qiáng)的耐腐蝕性，正逐步取代傳統(tǒng)鋼制管道，并在工程實(shí)踐中獲得廣泛應(yīng)用。

圖14 陸地油氣管道、海洋油氣管道