德國實現復雜復合材料夾層結構自動化制造

在航空工業向電動化、低碳化轉型的背景下,碳纖維增強聚合物(CFRP)夾層結構因輕量化、剛性高等特點,成為電驅飛機機身核心承力部件的理想選擇。德國漢諾威萊布尼茨大學生產工程與機床研究所(IFW)依托SHOREliner項目,采用自動纖維鋪放(AFP)技術,實現了復雜拓撲優化CFRP夾層結構的全自動化制造,驗證了數字化工藝鏈在航空復合材料結構設計與制造中的可行性。

SHOREliner項目研發的CFRP夾層結構是電驅飛機高載荷機身段的驗證部件,由IFW與德國布倫瑞克工業大學飛機設計與輕量化研究所(IFL)共同研發。項目基于拓撲優化、材料建模與制造規劃銜接的數字化工藝鏈完成設計,并采用自動纖維鋪放技術實現全自動化制造。

在此基礎上,IFW啟動TheSa-Lab項目,開展基于激光輔助纖維鋪放原位固結的熱塑性復合材料夾層結構制備技術研究。該技術以熱塑性材料替代熱固性材料,無須熱壓罐固化,在鋪放過程中即可實現連接,目標是縮短制造周期、降低能耗并提升可回收性。TheSaLab項目的核心研究方向是激光熱工藝控制、熱塑性面板與泡沫芯材結合機理,以及成型夾層結構的力學、生態與經濟性評估。

SHOREliner項目由德國聯邦經濟事務和氣候行動部與德國研究基金會資助。兩項研究為未來交通領域輕量化、耐用且可持續復合材料結構的規?;詣由a提供了技術支持。