碳纤维增强复合材料制备──针对轻量化设计的技术创新

        碳纤维复合材料给了工程师几近无限的设计瞎想，其作为一类创新的设计方法，特别针对研发轻量级产品有着重大的意义。然而，各类复合材料的性能迄今仍不能与碳纤维复合材料的高承载性能相当。当负载优先沿纤维方向作用时，CFRP(碳纤维增强复合材料)发挥主要优势。        CIKONI(德国斯图加特)复合材料公司首先通过组合和全自动化的制造方法设计了碳纤维复合材料的结构，其中连续碳纤维增强材料纤维方向与负载路径一致，并以碳纤维作为基底结构，用于支撑压缩载荷。
       目前来看，采用传统的增材制造大型构件，会产生更高的生产成本以及更长的生产时间。也就是说，在典型的复合材料生产中，模具成本，低效率的材料利用和材料浪费都会引发整体成本的提高。碳纤维增强材料通过‘目标杂交’来消除这两种技术的局限性：不但减少了3D打印部件产生的材料体积浪费，并且在加工制造过程，机器人3D绕组技术不再需要单独的工具处理。因此，对成本方面有着积极的影响。
       该方法对在轻量化设计要求与不同组件变异性相结合的情况下，显得特别有意义。碳纤维复合材料实现了更高的生产效率，用于制造个别假肢和超轻型飞机结构。为了确保该技术也可以应用于成本敏感的领域，CIKONI工程师还开发了一种具有混合注塑和金属组件的模块化系统，可以模块化地快速制备更大的产品结构。该方法从整体上体现了，许多客户对轻量设计的看法的重新思考。