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    k1体育年产五万吨中国企业正在冲击碳纤维“工业皇冠”添加时间:2023-11-12

      k1体育年产五万吨中国企业正在冲击碳纤维“工业皇冠”比如在半导体产业,美国和韩国的存储芯片公司的国外库房经常“着火”,使得供给出现“暂时性短缺”,并借此在中国市场涨价。

      而自2022年底,长江存储突破了200层以上3D垂直存储芯片技术后,固态硬盘的价格被国产存储迅速打到了原有的十分之一,京东原有1TB 2000元左右的SSD硬盘,现在只需要200-400元,国产固态硬盘的出现,大大降低了美日存储企业的火灾发生率。

      然而,和这个话题有关的几乎都是制造业各个领域的高精尖企业,他们大部分都远离群众视野,或是一朝作为隐藏的行业龙头横空出世,或是长久蛰伏地下不为人知。

      为此k1体育·(中国)官方网站,新能源产业家推出“国产替代”专题系列,从新疆天山到海南三亚,从荒凉的戈壁滩到纵横的群山峻岭,探访正在实现国产替代或者正在努力的企业,其中既有万亿千亿的行业巨擘,也有挣扎生存的中小企业,有弯道超车,也有十年磨一剑,他们构成了中国制造业的真实力量

      数月的采访调研下来,我们发现国产替代的绕不开一个真实逻辑,每一个能在国产替代上实现突破的企业,背后都是整个产业链生态的存在和上下游协作扶持。而这背后的基石,又绕不开两点——中国的成本、市场。

      2016年,我在四川出差途中,曾在盘山公路上瞥见过一排重型牵引式半挂卡车结成的长龙。每辆车都拉着比十几米长的车身还要长数倍的巨大白色叶片,随着路面起伏,叶片还会轻微晃动,仿佛要将整个车身翘起重重摔下山崖,叫人胆战心惊。

      重达数吨的巨大白色叶片悬挂在高空,无论还是高温暴晒而不至于断裂,则要提到一种极其特殊的结构材料,工业皇冠上的一颗明珠——碳纤维。

      这种号称新材料之王,直径只有头发丝十分之一的特殊材料,正是众多中国企业被卡脖子的高端制造业领域之一。

      沿乌鲁木齐一路往北驱车49公里,穿过风沙卷袭的柏油公路,到达甘泉堡经济技术开发区,脚下是以黄褐色为主色调的世界一角,2007年以前这里还是一片荒芜人烟的戈壁滩,年均温度不到10度。

      我们驱车接近两个小时,才终于到达位于郊外的厂区,这里距离最近的大型城镇,至少还要开一百多里的路程。

      时至今日,在包围城镇的蜿蜒沟壑中,我们仍能感受到这里孤独和苍凉,千年前丝绸之路商人摇着驼铃经过,唐朝时曾设北庭都护府镇守此地,寂寞是这里永恒的主题。

      进入隆炬厂房,一排排巨大的机器几乎占据了我们所有的视野,即使在占地近860亩、高几十米的厂房中,能够供我们穿过的路径也十分狭窄。

      在车间里我们视野上方的旋转的滚轮上,则能看到一些极其紧绷的黑色丝束,它们正是我们此行的最终目标——国产碳纤维。

      在人类利用材料建设生产的历史上,钢铁及其延伸的合金材料一度是现代工业中公认的最坚固的材料,实际上作为结构材料,碳纤维要比钢优秀得多。

      在性能上,碳纤维几乎是对钢的降维打击,即使是最低等的碳纤维材料,强度也至少是高强度钢的两倍以上,同时等体积的碳纤维部件重量却只有钢的五分之一左右。

      驻场研发工程师给我们拿过来一根碳纤维束,目视其中的单丝最多只有一根头发丝粗细,而正是这根只有头发丝十分之一粗细的碳纤维,却可以轻松地吊起来一头几百公斤的雄狮。

      玩运动器械的票友应该都比较了解,同类的自行车、护具只要标明了碳纤维制造,价格常常是同规格产品的3倍甚至十倍以上;或者喜欢钓鱼的钓友也知道,淘宝上大多数的碳纤维鱼竿,一般只有最细最短的鱼竿尖儿才是真正的碳纤维构件。

      因为高昂的成本,注定了碳纤维材料是有钱人的玩具,而高昂的成本背后则是美日专利企业的长期的技术垄断。

      因为欧美日的技术封锁和设备禁运,国内缺乏生产同等碳纤维的能力,我们需要对外采购天价的成品,而T800级以上的航空航天级碳纤维甚至工业级的碳纤维都需要得到对方国防和出口专门机构审批通过才能购买。

      在一些关键产业,如国产商用大飞机领域,碳纤维材料是命门所在,每年中国都需要对外采购高达千亿人民币以上的碳纤维材料。

      如此之难,也不得不买。因为相当长一段时间内,其国产化难度堪比登天。从聚合、纺丝、预氧化、炭化到表面处理、上浆等多个过程,碳纤维整个工艺流程中涉及的技术参数控制点多达3000-5000个,是世界上工艺最长的产业产品。

      从整体来看,碳纤维产业是技术、资金、人才、设备、产品质量门槛都非常高的产业,而自1970年代美日碳纤维企业抱团排外开始,在碳纤维产业上,日本和美国的高科技公司已经积累了多达50多年的技术壁垒。

      单是碳纤维原丝生产这一环节,目前只有美日等少数几个厂家才可以生产性能稳定的T700、T800级的碳纤维原丝,国产碳纤维原丝技术则只能支持上世纪70年发的T300级碳纤维材料,技术落差长达半个世纪。

      北京大学教授路风在他的研究中指出,世界上根本不存在“引进消化、吸收、再创新”的创新途径或模式,因为世界上不存在不进行自主开发就可以“消化、吸收”的可能,更谈不上“再创新”,如果引进方没有技术能力基础,那么引进本身不会带来任何技术,只不过是获得了一定范围内的技术使用权。

      甘泉堡的空气比南方干燥得多,天空飘着几缕絮状的云,紫外线穿过大气层仍能以较强的强度到达地表,所以这里常在外活动的人们常常具有紫黑的肤色。

      只是粗略地逛完隆炬的三四个厂房,就足足花了我们近2个小时时间,我的嗓子几乎已经干涸到无法正常说话。

      几十种不同的大型联排机器设备遍布于不同的厂房,在一台涂刷了醒目油漆的机器前,我们碰到了身穿工装的刘工。

      刘工是中国碳纤维产业的老工程师,曾主持了十多年的碳纤维生产工作,对碳纤维工艺的每个节点都很熟悉。

      经过刘工介绍,厂房内的这些设备中最重要也是最贵的器械,就是我们旁边的这些大家伙,对原丝进行碳化的高温碳化炉和低温碳化炉,当然其他设备也不便宜,隆炬每个厂房的综合造价实际都在亿元以上,仅22年完成的一期建设总投资就高达10亿元。

      最关键的是,这些高精尖的工业装备几乎每一种都在美日对华禁运设备名单之上,好在国内的装备企业先行一步完成了国产化,目前隆炬的重要设备基本都来自国内碳纤维设备供应商。

      而解决以上的生产设备问题,还只是中国碳纤维企业的第一道关,原丝和工艺控制才是戴在国产企业头上的紧箍咒。

      构成碳纤维产成品的成本中,作为生产原料的PAN原丝占到了总成本的50%以上, 而在供应链之中,可以说谁控制了原丝,谁就可以控制市场。

      追溯碳纤维产业历史,中国和美日基本都是起步于1960年代,起初碳纤维的研发用途主要是军事领域,应用在高超音速导弹和航天飞行器上,所以在军事领域,中国的碳纤维技术水平一直不至于处于落后状态。

      而在工业和航天领域,自1960年代在日本实验室中发现可以利用聚丙烯腈生产高性能碳纤维,并以此专利发展而来的全球碳纤维绝对龙头日本东丽公司,伙同美国相关企业垄断了全球碳纤维市场近50年。

      对于碳纤维的具体制造,刘工给我们打个了比方,碳纤维原丝纺丝过程就如抻面条,要抻出劲道的面条,首要前提就是要搞到优质的面粉,其次是和面和如何发酵,和面时用多大力气,发酵的条件是什么、操作过程中的每一个步骤都决定了面的最终口感。

      在制造业当中,有些产业是非常害怕仿制的,比如制药产业。一些厂商花费数十年实验研究出的一款新药,在印度只需要几个月就可以仿制出来,因为只要把药物锤碎研磨,配方很容易被实验室通过分解、分析,也就是逆向工程得到。

      而对于一些特殊的产业k1体育·(中国)官方网站,逆向突破就好似在中国寻找一家不卖葱油拌面的沙县小吃,除非告诉你定位,不然你得吃遍中国才能找到。

      碳纤维产业就是一个很难被逆向突破的领域,就拿东丽举例,他们的每一个工艺参数都是五十多年实验得出的最优解,这些工艺细节只能通过长时间大量的尝试才能摸索得到。

      举例来说,单是聚合(和面)这个工艺节点,把原料放进反应釜中搅拌,顺时针搅拌还是逆时针搅拌,一个周期搅三圈还是三圈半,都会造成碳纤维最终性能的巨大差异。

      目前,代表碳纤维制造工艺最高标准的日本东丽公司,已经能够实现在分子排布层面上设计、生产碳纤维材料,而我们还没有摸到这个层级的门槛。

      但是,即使面对着无数座大山,中国碳纤维产业仍然在艰难突破,2022年国产碳纤维供应量达到4.5万吨,虽然目前T800以上的高端线尚不能形成有效产能,但在总体产量上首次高于进口量,成为全球碳纤维产量最高的国家。

      利用中国规模庞大的市场和成本优势,实现从底端向高端渗透,在实践中学,边摸索边迭代,这正是中国企业的特点。

      从中低端市场快速扩张产量,用累积的产业资金促进研发,以量变推动质变,这是中国企业近五十年崛起的秘诀。

      “线个月的时间,完成从建厂到投产的全过程,这个速度在全中国碳纤维行业,甚至是全球都首屈一指。”隆炬的研发总监马工讲起来颇为自豪。

      整个公司一百七十多号人被困在了郊外厂区,吃穿只能靠政府协调物资,这其中既包括了一众公司高管,也有研发人员和工人,他们之中还有很多人都来自内地,正处在适应乌鲁木齐独特的自然条件过程中。

      作为研发总监的马工,当时带着二十多人的研发团队一齐吃住在厂里,但即使在室内,温度也只有0度左右,半夜没吃完的水煮土豆第二天早上就会冻得邦硬。

      那段时间隆炬的员工宿舍楼还没完工,是条件最为艰苦的时候,因为设备安装调试需要定时查看状态,马工和一众研发人员夜里都是在厂里地面上打地铺,忍受着寒冷和设备噪音。

      “那段时间我没睡过一个完整的觉,夜里经常有电话通知我们去检查设备故障。”疫情结束之后,马工瘦了十多斤。

      “没有人想过要走,或者直接躺倒不干了,连我们近60岁的专家张总都跪在地上和大家一起检修机器,大家心里好像都攒着一股劲儿,想着赶紧把厂子建起来。”谈起那段特殊的记忆,隆炬的工人都如此回应。

      疫情影响下,这家2020年才成立的新兴企业,实际建设时间只有不到两年的时间,在前一年的时间内k1体育·(中国)官方网站,工人们将甘泉堡几千亩长满荒草和砂石的荒地变为了整齐的工厂和员工宿舍。后面不到一年的时间,隆炬一次性完成了设备安装、调试、试产,每个建设节点都是一次性通过。

      在邀请我们前往之前,隆炬已经是中国第二家突破48K大丝束碳纤维制造工艺的企业,成为中国碳纤维企业中的一匹塞外黑马,在沙漠边缘的荒地上茁壮成长。

      曾任国家科技部“863”专家,隆炬公司的常务副总张永明笑谈,“当时全部一次跑通的时候,产线工人们和我们其实都没多大感觉,但现在往回再看,谁也没办法保证能够复现一次这样的成就了。”

      疫情给大部分中国企业都带来了巨大困难,甚至可以说是灭顶之灾,但对于隆炬来说,在某种程度上,算是加快了他们的成长。

      曾航在《大国锁钥:国产替代浪潮》如此写道:要做好自主创新,就是要扎扎实实地做好每一件正确的小事,然后耐心地等待,中国人能吃苦、能忍耐,也有足够的智慧。这是中国企业的软实力所在。

      高端制造业,核心技术是无法在国界、组织中瞬间转移的。即使买到了全部核心技术也不行。必须从一件件小事开始学。

      因为解释技术原理可以看说明书,但能够照此开发出产品的能力却只能在研发和实践探索中发展出来。也因此才会诞生光刻机厂房要测地基土壤成分(稳定性考量),蔡司镜片宝贵的不仅仅是原材料,还有背后的老工程师等一系列只有业内人才能懂的know-how。

      国产企业想要突破国外的技术封锁,只能耐下心来,用数倍于他人的精力、苦力去做好一件事,一步一个脚印,用刮腻子的方式啃下硬骨头。

      靠着把一件件正确小事做好的笨功夫,今年的三月份,隆炬产线级碳纤维的试产,目前则已经可以稳定量产T300、T400级碳纤维。

      而就在8月中旬,隆炬T300、T400风电专用的碳纤维制造技术,已经正式通过国家科技成果认定。

      本次科技成果鉴定会由中国工程院院士杜善义担任鉴定委员会主任,鉴定成果的专家评审组还包括中国工程院院士蹇锡高、中国工程院院士蒋士成、中国工程院院士张立群、中国科学院院士朱美芳其他10位院士、专家组成员,技术含金量可见一斑。

      根据项目的设计产能,位于郊外的这片厂区最多可以实现5万吨碳纤维年产能,而目前美日最大的单体工厂的碳纤维生产还达不到如此的产能。

      同时,在成本上中国本土企业也占据巨大优势,日本帝人在美国投产的一条年产量3000吨4米宽的碳化线亿元,在中国本土则至少可以节省一半。

      即便今年首飞的C919采用的仍然是日本东丽公司的T800级碳纤维,但如隆炬、中复神鹰、光威复材已经相继突破T800级及以上的碳纤维制成工艺,原丝已经成为美日企业最后一块遮羞布。

      “虽然C919用的不是我们自己的碳纤维,但是C929我们还是很有信心能用上自家的。”隆炬工人自豪地说道。

      因为外部的封锁,像隆炬这样的企业反而越来越多地出现在了中国市场,T800级以上的生产工艺及设备接连突破,碳纤维国产化进入快速发展的窗口期。

      总结看来,最完整的产业链、最大的市场以及最低的综合成本,这是中国企业对外竞争无往不利的利器。

      所以中国的制造业有这样一个特点,只要我们掌握了关键技术,在产业内播下一颗种子,这颗种子就会迅速成长为参天大树。

      中国企业总能以最快的速度、最低的成本,推出一块质量中等,甚至是优质的产品,这也是国外品牌发现中国生意越来越难做的原因。只要在同一跑道上和中国企业竞争,国外企业几乎难逃被卷死的命运。

      在存储硬盘产业,美韩企业的厂房已经不敢再着火了,在汽车产业,某些十多年前还称王称霸的品牌已经被踢出国内市场;中国的光伏设备出货量占据全球90%,国产盾构机抢占全球70%市场份额等。

      如果归纳这些核心规律,就会发现高端制造业走向自主创新之路,早期的陪跑者低位并不可怕,真正可怕的是长期无所作为。只要以市场为导向,长期坚持自主研发,中国企业就会历练出自己独特的技术优势,进而获得竞争力。

      而上述整个过程,体现在日复一日的工厂车间、实验室和产业链企业的配套协同中,大多数技术和产品的发展都是渐进式的。

      我们正是要倾诉这些隐秘而伟大的故事,让这些中国企业更多地被看到,展现十年磨一剑背后的崎岖和荣光。