2.2.2 三維編織工藝國外頭部企業
德國Filacon系列專業的纖維/線纜鋪縫設備，從第一臺鋪縫設備的研發成功到目前已有近30年的歷史，提供世界一流技術的成熟完備的纖維/線纜鋪縫設備，鋪縫角度0-360度，鋪縫厚度可達10mm，廣泛用于航空、航天、船舶、汽車、醫療等各大領域。自去年始，公司推出了最新研發的設備：黏合纖維鋪放設備，用于黏合纖維在兩維平面上的鋪放。 法國斯彼樂對于編織機的制造有著百余年的歷史和經驗，擁有全球技術領先水平，尤其是用于編織高科技的玻纖、碳纖、凱夫拉纖維、有機纖維、SiC纖維等的二維、2.5維及3維設備，擁有豐富的設計、制造經驗以及完美實現用戶理念的團隊，其專利設備3-D編織機，徹底地解決了制件的層間分層問題。
圖7 法國斯彼樂編織機設備
法國編織機的全部規格都可實現CNC全自動編程控制，并可配備三維立體機器人作為牽引裝置，處于全球技術領先地位。能夠編織各種纖維，如碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維等等。尤其是該公司的專利技術制造的三維編織機，在一個編織過程中實現多層編織結構，且層與層之間相互交錯鏈接，不僅提高了制件的力學性能還徹底解決了編織件層間分層的問題。
GKN Aerospace是全球領先的航空航天工程公司，專注于飛機結構和系統的研發和制造。在三維編織技術方面，GKN Aerospace開發了多種高性能的復合材料結構，用于飛機的機身、機翼和其他關鍵部件。該公司的三維編織技術能夠提供輕質、高強度和耐損傷的材料，顯著提高了飛機的性能和安全性。
圖8 GKN Aerospace工廠
（3）Premium AEROTEC
Premium AEROTEC是德國的一家主要從事航空航天結構制造的公司，為全球的飛機制造商提供服務。Premium AEROTEC在三維編織技術方面擁有先進的能力，能夠生產復雜的復合材料結構，如飛機的機身段、機翼和尾翼。該公司的三維編織工藝能夠實現材料的一體化制造，減少了組裝和連接的需求，提高了結構的完整性和可靠性。
圖9 Premium AEROTEC產品
（4）賽峰集團SAFRAN
賽峰集團是世界一流的航空發動機和設備制造商，為客戶提供高科技解決方案，用于民用及軍用市場的飛機、直升機、導彈、航天推進器及其設備。賽峰集團在全世界設計、開發、生產、銷售航空推進系統及設備，并為其提供維修和大修服務。賽峰集團單獨或通過與其它公司合作，參與了世界上許多大型航空航天項目。 賽峰設計和開發的 3D 編織復合材料技術使我們能夠制造更堅固且更輕的零件。這是一項重大創新，在提高新型 LEAP 商用飛機發動機的性能方面發揮了關鍵作用，其燃料消耗比前代減少 15％。使用 3D 編織復合材料和樹脂傳遞成型 (RTM) 工藝制造新的 LEAP 發動機的風扇葉片和外殼，延續了這種有數百年歷史的編織工藝。
圖10 賽峰集團科技人員
2.2 三維編織工藝國內發展
20世紀80-90年代中國開始關注和引進國外的三維編織技術，主要通過與國外研究機構和企業的合作，學習相關的技術和設備。這一時期，中國的研究機構和高校開始進行三維編織技術的初步研究和實驗。21世紀初隨著對三維編織技術的深入理解，中國開始進行自主研發，逐步掌握了核心技術和工藝。中國的一些高校和研究機構，如天津工業大學、東華大學等，在這一領域取得了顯著的研究成果。近年來中國在三維編織技術的研發和應用方面取得了突破，開始在航空航天、汽車、體育用品等行業推廣應用。2.2.2 三維編織工藝國內頭部企業
本公司專業從事三維編織機設計制造、三維編織預成形體及其復合材料設計制備以及相關技術服務。其中旋轉法三維編織機克服了以往三維編織復合材料制作效率低的障礙，在自動化生產工藝、批量制備、生產成本、預成形件尺寸及其復材性能穩定性等方面具有比較優勢，可編織三維四向、五向和多向預成形件。擁有三維旋轉編織機等多項專利，并通過ISO9001質量管理體系認證。
圖11 柏瑞鼎公司
提供矩形三維編織平臺和圓型三維編織平臺兩類三維編織平臺；
提供三維編織復合材料相關服務，包括三維編織預成形體及復合材料制件； 三維編織工藝設計、復合材料力學性能仿真、整體結構件力學分析與優化設計等。 中國紡織科學研究院有限公司，建于1956年，是我國紡織行業最大的綜合性科研院所和紡織高新技術產業基地，是“國家合成纖維工程技術研究中心”、“纖維基復合材料國家工程研究中心”、“生物源纖維制造技術國家重點實驗室”的依托單位，是科技部試點聯盟“化纖產業技術創新戰略聯盟”的牽頭單位之一，擁有紡織行業生產力促進中心、紡織工業標準化研究所、國家紡織制品質量監督檢驗中心、國家紡織計量站等行業重要公共服務資源。 用技術中國紡織科學研究院有限公司（以下簡稱“中紡院”）通過十年持續攻關，研制出了一種結構簡單、運行可靠且能夠控制任意攜紗器運行路徑、可大型化或超大型化擴展的三維編織設備。通過對編織紗線運行路徑的控制，實現多層結構件和變截面預制件的自動編織，可按需要設定紗線的交織方式獲得特定內部結構的預制件，從而實現了三維自動編織設備的機械化、自動化及批量化生產。
圖12 三維編織產品
（3）天津工業大學復合材料研究院
天津工業大學復合材料研究所成立于1989年，是國內最早開展三維編織技術研究的單位，主要從事新型立體增強織物和先進紡織復合材料的研究開發。三維編織物中，每根紗線都通過織物的長、寬、厚方向，多根紗線相互交錯形成不分層的三維整體網狀結構，具有五向、六向、七向、隱層等多種變化形式以適應不同需要。
圖13 天津工業大學復合材料編織能力介紹1
三維機織是將多層經紗和緯紗相互聯結形成立體織物的技術。三維機織物具有結構設計靈活、層間性能好、異形近凈預制成型等優點，易于制備高厚重織物和大尺寸回轉體結構。
圖13 天津工業大學復合材料編織能力介紹2
（4）云路復合材料(上海）有限公司&東華大學
云路復合材料（上海）有限公司（簡稱“云路復材“）是一家以三維編織智能裝備及高性能纖維復合材料的研發及生產為主營業務的高科技公司。自主研發的三維編織智能裝備核心技術突破了歐美強國的技術封鎖，十余年來已創新升級至第三代，逐步實現了“卡脖子”高端智能裝備的進口替代和升級換代，三代技術均處于世界先進、領先水平。 10年前，東華大學相關團隊憑借三維編織技術榮獲國家科學技術進步二等獎。當年，該團隊已成功在產線上用三維編織技術制出碳纖維預制件。為此，云路復材向東華大學定向發起技術需求，希望研發一體成型工藝，讓飛機隔框用上復合材料。經團隊測算，如果實現飛機隔框及其他構件的材料替代，國產飛機的復合材料使用率將有望從不到20%增至50%以上，使飛機部件更輕盈堅固。 現云路復材擁有多項發明專利、實用新型專利等自主知識產權。核心技術具有全自動、高精密、高智能、可復合、一次成型、大尺寸、高穩定、高可靠等優點，可適應不同外形結構、尺寸規格和性能級別纖維預制體的編織要求，多年來已成功配套航空、航天等領域多個重點型號產品的研制和量產，目前服務范圍已拓展至空天飛行器、警用裝備、軌道交通車輛、光伏熱場裝備、汽車零件、工程機械、城市管網、體育休閑產品等領域。
圖14 云路復材編織設備
3 三維編織工藝應用領域
飛輪電池(又稱機械電池或飛輪儲能系統)是由飛輪、磁懸浮軸承、高速外轉子式電動機/發電機、高度真空的箱體等部件組成的高新技術產品。由于飛輪采用高 強度的碳纖維復合材料，可實現極高的轉速(其線速度可超1000m/s)，而其回轉的摩擦損耗、風阻力損耗極低，從而使飛輪電池具有很高的能量密度(可高達80 W·h/lb)。其中飛輪是飛輪電池的核心部件，采用三維編織技術一體成型，應用于電力系統中電力調峰的儲能裝置。 預制體是碳/碳復合材料的骨架，其成型工藝是碳/碳復合材料最重要的基礎技術之一，決定著碳/碳復合材料的性能。現在主流的碳/碳復合材料預制體成型工藝是針刺技術，制件屬于2.5D織物。隨著行業的發展，碳/碳復合材料需要更先進的預制體（3D織物），而突破傳統復材工藝固有缺陷的三維編織技術，在國外已應用多年。 與傳統工藝制備的坩堝預制體相比，三維編織工藝制備的碳/碳復合材料坩堝預制體具有更高的密度（0.7-0.8 g/cm3），改善了預制體在后續碳化過程中的質量損失與體積收縮現象。此外，由于三維編織工藝采用連續一體化智能成型生產，生產效率較傳統工藝可提升20%至30%。
圖15 碳碳復材坩堝