德国实现复杂复合材料夹层结构自动化制造

在航空工业向电动化、低碳化转型的背景下,碳纤维增强聚合物(CFRP)夹层结构因轻量化、刚性高等特点,成为电驱飞机机身核心承力部件的理想选择。德国汉诺威莱布尼茨大学生产工程与机床研究所(IFW)依托SHOREliner项目,采用自动纤维铺放(AFP)技术,实现了复杂拓扑优化CFRP夹层结构的全自动化制造,验证了数字化工艺链在航空复合材料结构设计与制造中的可行性。

SHOREliner项目研发的CFRP夹层结构是电驱飞机高载荷机身段的验证部件,由IFW与德国布伦瑞克工业大学飞机设计与轻量化研究所(IFL)共同研发。项目基于拓扑优化、材料建模与制造规划衔接的数字化工艺链完成设计,并采用自动纤维铺放技术实现全自动化制造。

在此基础上,IFW启动TheSa-Lab项目,开展基于激光辅助纤维铺放原位固结的热塑性复合材料夹层结构制备技术研究。该技术以热塑性材料替代热固性材料,无须热压罐固化,在铺放过程中即可实现连接,目标是缩短制造周期、降低能耗并提升可回收性。TheSaLab项目的核心研究方向是激光热工艺控制、热塑性面板与泡沫芯材结合机理,以及成型夹层结构的力学、生态与经济性评估。

SHOREliner项目由德国联邦经济事务和气候行动部与德国研究基金会资助。两项研究为未来交通领域轻量化、耐用且可持续复合材料结构的规模化自动生产提供了技术支持。