从纤维到水翼：海洋复合材料的自动化一体化制造方案

诺斯薄铺层技术公司（North Thin Ply Technology, NTPT）以超薄材料见长，其技术可根据海洋应用的特定需求进行适配，尤其针对各类水翼产品 —— 无论是电动摩托艇、高性能巡航帆船，还是远洋赛艇所使用的水翼。该公司为海洋复合材料领域整合了一套以自动化为核心的一体化制造流程，覆盖范围从内部预浸料生产，到最终部件的机械加工与表面处理，实现了全环节覆盖。

海洋复合材料结构的性能期待不断提升：更轻盈、更坚固、产品一致性更强。在 NTPT，生产各环节实现了完全整合 —— 从树脂配方研发、预浸料制造，到铺层作业、固化处理、机械加工与表面精整，每个步骤紧密衔接。自动化在其中占据核心地位，例如自动铺带技术（Automated Tape Laying, ATL），这项技术可用于单向预浸料带的高精度铺放。公司专注于为海洋领域打造定制化的可控复合材料制造平台，依托位于波兰的生产基地，以及设在瑞士的研发中心与总部，NTPT 将内部材料研发、先进自动化技术与严格的可追溯体系融入精简流程之中 —— 在这一流程里，“重复性” 绝不等于 “妥协”，从纤维原料到最终结构件，每一步都贯穿了精准制造的理念。

图1:UD预浸胶带的制作

尽管 NTPT 早期凭借超薄预浸料（纤维面密度（Fibre Areal Weight, FAW）低于 100 克 / 平方米）建立了行业口碑，但如今也研发并加工更厚、更具工业化特性的预浸料（通常为 100-300 克 / 平方米），这类产品专为海洋应用场景设计。这些铺层不仅铺放效率更高，对复杂几何形状的贴合性表现优异，还针对手动与自动化操作场景进行了优化，在水翼制造应用中效果尤为显著（见图 1、图 2）。

图2:NTPT碳UD预浸料

制造自动化技术

在复合材料制造流程中，自动化并非要取代人工的专业技能，而是为了稳定流程中最敏感、最易出现误差的环节，尤其是纤维铺放与预成型件内铺带压实这两个步骤。这一技术思路的核心要素，是 NTPT 自主研发的专有自动铺带技术（ATL）。该系统由公司内部开发，能沿预先精准设定的纤维路径，高精度铺放单向预浸料带，进而形成多层预成型件 —— 每层的铺设方向、纤维类型与具体位置均通过程序设定，并由设备自动执行。这一技术支持构建定制化的层合结构，包括非对称或非标准的铺层顺序（见图 3）。

图3:NTPT开发的自动铺带机

ATL 技术与自动切割系统深度协同，确保每个铺层在层压前都能精准塑形。这种高精度操作可生成均匀、高品质的预浸料叠层，为后续水翼制造做好准备（见图 4）。对于海洋结构件而言，纤维方向的错位或偏差可能导致刚度不均，甚至引发分层风险，而这种自动化流程控制恰好能规避此类问题，形成显著竞争优势。与手动铺层相比，即便面对小批量生产或定制化几何形状的需求，ATL 技术也能大幅提升产品重复性、材料利用率与结构性能的可预测性。

图4：自动切割台

减少浪费的工艺创新

自动化对纤维铺放、压实等关键工序的稳定性起到了关键支撑作用，而先进的排板与切割流程则有效降低了材料损耗。通过对内部所有流程的自主掌控，NTPT 可根据客户需求，为交付的部件提供生命周期评估（Life Cycle Assessments, LCA）报告。公司运营模式的核心是浓厚的研发文化，研发范围不仅涵盖材料，还包括定义生产性能的工艺与工装设备。NTPT 持续投入资源研发新型成型方案，以适应海洋工业用复合材料部件日益增长的市场需求。

具体的创新方案包括：

• 闭模制造工艺：适用于对产品一致性和生产效率要求较高的场景，同时能减少后续机械加工与表面处理的工作量；

• 自适应模具：可通过调整或重新配置适配多种几何形状，非常适合小批量生产或设计迭代的需求。

这些解决方案是与造船厂及设计团队合作开发的，确保在研发周期的早期阶段就充分考虑“可制造性”。NTPT 会在内部对纤维方向、树脂流动路径、热行为及压实方案进行评估与优化，随后通过物理试验与力学测试验证方案可行性。通过将材料创新与工装灵活性、工艺工程相结合，NTPT 能帮助其海洋领域合作伙伴从概念设计快速推进至量产阶段，无论部件的几何形状或生产规模如何，均能保证产品一致性与可追溯性不受影响。

海洋领域的技术积淀

NTPT 涉足海洋工业的起点，源于高性能帆船领域一项极具影响力的创新—— 与诺斯帆船（North Sails）联合研发的 3Di 复合帆技术。这类复合帆为 “载荷条件下的耐用性、形状保持性与气动稳定性” 树立了全新行业标准（见图 5）。

图5:3Di技术彻底改变了帆船行业

这段研发经历为 NTPT 奠定了坚实的技术基础，使其在精准纤维铺放、树脂体系设计及可控复合材料铺层等领域积累了深厚专业能力——如今，这些能力仍是公司在海洋结构件应用领域核心价值的体现。从帆膜到结构增强件，20 年来，NTPT 持续为对精度、抗疲劳性和可重复性有极高要求的项目提供支持，逐步夯实了其在海洋领域的技术口碑。

从帆船创新到水翼制造的拓展

凭借在先进材料领域的技术积累，NTPT 逐步将业务拓展至复合材料结构部件的生产，最初聚焦于高性能帆船的水翼及附体部件。这一发展过程中的关键一步，是公司专利 “自适应模具制造工艺” 的研发与应用 —— 该工艺最初为水翼生产设计，且深受 3Di 帆技术的启发。这种工艺兼具设计灵活性、复杂几何形状适配性、短交付周期与可靠重复性等优势，同时得到 ATL 技术与精准纤维铺放的支撑。

该技术首次应用于尼科马蒂克 - 小帆船迷你 6.50 级帆船（Nicomatic-Petit Bateau Mini 6.50）的碳纤维水翼，当时实现 “轻量化、高强度与产品一致性” 的平衡是核心需求。如今，同一工艺已应用于更大规模的项目，包括目前正处于生产阶段的 SKAW A Paradise 项目。通过将内部材料研发能力与自动化制造相结合，NTPT 致力于打造一个可靠、灵活的生产平台，生产能满足现代海洋应用性能需求的高质量复合材料部件（见图 6）。

图6:Nicomatic-Petit Bateau引领Mini 6.50级帆船

如今，NTPT 的制造能力还延伸至电动水翼辅助摩托艇领域，可批量生产 “即装型” 复合材料水翼。例如与 Navier 公司的合作项目（见图 7），便充分体现了 NTPT 从 “定制化创新” 到 “工业化稳定生产” 的规模化能力，以及其通过 ATL 技术驱动、集成加工与表面处理的部件生产实力。

图7：纳维尔复合材料水翼电动摩托艇

最终，NTPT 的核心目标是将其复合材料制造专长融入未来出行的核心领域，为海洋客运交通的发展提供支持。随着业界对 “水翼辅助电动船舶” 或 “氢能船舶”（用于城市及沿海交通）的兴趣不断提升，NTPT 这套以自动化为驱动、具备高重复性的制造平台，恰好能满足下一代清洁海洋解决方案对 “结构性能、规模化生产能力与可靠性” 的需求。无论是公共渡轮、水上穿梭艇，还是自动驾驶通勤艇，如今为高性能帆船与电动摩托艇研发的技术，未来都将助力打造高效、低排放的客运船舶 —— 这使得复合材料水翼成为推动 “规模化可持续海洋交通” 的关键力量。