在智能制造浪潮的席卷下，復(fù)合材料制造領(lǐng)域正經(jīng)歷從傳統(tǒng)工藝向數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵階段。碳纖維纏繞-注塑一體化技術(shù)作為典型代表，將高強(qiáng)度碳纖維的力學(xué)優(yōu)勢(shì)與注塑工藝的精密成型能力深度融合，在航空航天、汽車(chē)輕量化、機(jī)器人結(jié)構(gòu)件等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。然而，這一技術(shù)的推廣應(yīng)用高度依賴(lài)掌握跨學(xué)科技能的復(fù)合型人才，而現(xiàn)有操作工培養(yǎng)體系與產(chǎn)業(yè)需求之間的脫節(jié)，已成為制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸。本文從技術(shù)融合特征出發(fā)，探討如何構(gòu)建適配碳纖維纏繞-注塑一體化裝備的操作工培養(yǎng)體系。

一、技術(shù)融合特征與人才需求

碳纖維纏繞-注塑一體化技術(shù)涉及纖維纏繞、樹(shù)脂傳遞、注塑成型三大核心環(huán)節(jié)。纖維纏繞工藝通過(guò)精確控制纖維角度和張力，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)件的定向增強(qiáng)；注塑工藝則通過(guò)高溫高壓將熱塑性樹(shù)脂注入模具，完成復(fù)雜形狀的填充與固化。該技術(shù)要求操作工同時(shí)掌握材料力學(xué)、熱力學(xué)、自動(dòng)化控制等多領(lǐng)域知識(shí)。例如，在機(jī)器人機(jī)械臂制造中，需通過(guò)纏繞工藝實(shí)現(xiàn)碳纖維的輕量化承載設(shè)計(jì)，再利用注塑工藝完成關(guān)節(jié)部位的精密成型，操作工需具備實(shí)時(shí)調(diào)整纖維張力、優(yōu)化注塑參數(shù)的能力。

二、現(xiàn)有培養(yǎng)體系的三大短板

知識(shí)體系碎片化
傳統(tǒng)培養(yǎng)模式將纏繞、注塑工藝割裂教學(xué)，導(dǎo)致操作工缺乏跨工藝協(xié)同意識(shí)。例如，某院校實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，僅接受單一工藝培訓(xùn)的操作工在處理纏繞-注塑復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)，產(chǎn)品合格率比接受融合培訓(xùn)者低28%。

實(shí)操場(chǎng)景脫離生產(chǎn)
現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)設(shè)備多為單機(jī)模擬器，無(wú)法還原真實(shí)產(chǎn)線(xiàn)的纖維張力波動(dòng)、樹(shù)脂流動(dòng)不均等復(fù)雜工況。某企業(yè)調(diào)研顯示，新員工在真實(shí)產(chǎn)線(xiàn)上的調(diào)試周期平均長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月，設(shè)備損耗成本增加40%。

智能制造要求操作工掌握PLC編程、傳感器數(shù)據(jù)采集、AI算法優(yōu)化等技能。但調(diào)查顯示，僅12%的操作工能獨(dú)立完成纏繞路徑的智能規(guī)劃，注塑工藝參數(shù)的機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化能力更是普遍缺失。

三、培養(yǎng)體系重構(gòu)路徑

（一）構(gòu)建“雙螺旋”課程體系

以“材料-工藝”為縱向主軸，設(shè)置《碳纖維復(fù)合材料學(xué)》《熱塑性樹(shù)脂流變學(xué)》等課程；以“智能-制造”為橫向主軸，開(kāi)設(shè)《工業(yè)機(jī)器人編程》《數(shù)字孿生技術(shù)》等模塊。例如，在教授纏繞工藝時(shí)，同步引入纖維角度對(duì)注塑流動(dòng)影響的仿真實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生理解工藝參數(shù)的耦合關(guān)系。

（二）搭建虛實(shí)融合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

虛擬仿真層
開(kāi)發(fā)包含纏繞張力控制、注塑熔體前沿預(yù)測(cè)等功能的數(shù)字孿生系統(tǒng)，支持操作工在虛擬環(huán)境中完成工藝參數(shù)優(yōu)化。某平臺(tái)測(cè)試顯示，通過(guò)虛擬調(diào)試可將實(shí)際產(chǎn)線(xiàn)調(diào)試時(shí)間縮短60%。

物理實(shí)訓(xùn)層
配置具備張力傳感器、視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)的真實(shí)產(chǎn)線(xiàn)，設(shè)置纖維斷裂預(yù)警、注塑缺陷診斷等典型故障場(chǎng)景。例如，通過(guò)壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)纏繞過(guò)程中的纖維張力波動(dòng)，培養(yǎng)操作工的異常處理能力。

（三）實(shí)施“三階段”能力進(jìn)階

基礎(chǔ)技能階段
通過(guò)纏繞張力標(biāo)定、注塑溫度梯度控制等標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)，掌握設(shè)備操作規(guī)范。例如，要求學(xué)員在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成特定角度的纖維纏繞，并確保張力誤差不超過(guò)±5%。

工藝融合階段
開(kāi)展纏繞-注塑復(fù)合結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)項(xiàng)目，如機(jī)器人關(guān)節(jié)外殼的輕量化設(shè)計(jì)。學(xué)員需完成纖維鋪層優(yōu)化、注塑模具設(shè)計(jì)、缺陷預(yù)測(cè)等全流程任務(wù)，考核指標(biāo)包括結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)標(biāo)率、生產(chǎn)效率提升率。

智能運(yùn)維階段
引入AI算法優(yōu)化課程，要求學(xué)員通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)模型預(yù)測(cè)樹(shù)脂固化時(shí)間、優(yōu)化纏繞路徑。例如，某教學(xué)案例中，學(xué)員通過(guò)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，將注塑缺陷率從8%降至2.3%。

四、質(zhì)量評(píng)估與持續(xù)改進(jìn)

建立“三維評(píng)估模型”：

知識(shí)維度：通過(guò)在線(xiàn)測(cè)試評(píng)估材料性能、工藝參數(shù)等理論掌握度；

技能維度：利用虛擬仿真系統(tǒng)考核工藝協(xié)同操作能力；

創(chuàng)新維度：以項(xiàng)目答辯形式評(píng)估缺陷診斷、工藝優(yōu)化等創(chuàng)新能力。
根據(jù)評(píng)估結(jié)果動(dòng)態(tài)調(diào)整課程權(quán)重，例如，若某批次學(xué)員在纏繞-注塑接口強(qiáng)度控制上得分偏低，則增加該模塊的實(shí)訓(xùn)課時(shí)。

結(jié)語(yǔ)

碳纖維纏繞-注塑一體化技術(shù)的推廣，本質(zhì)是智能制造范式在復(fù)合材料領(lǐng)域的具象化。通過(guò)構(gòu)建“雙螺旋”課程體系、搭建虛實(shí)融合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、實(shí)施“三階段”能力進(jìn)階，可系統(tǒng)性提升操作工的跨工藝協(xié)同能力與數(shù)字素養(yǎng)。這一培養(yǎng)體系的落地，不僅能為行業(yè)輸送適配智能制造需求的復(fù)合型人才，更將推動(dòng)復(fù)合材料制造從“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)”向“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”的范式躍遷，為高端裝備制造提供核心支撐。