碳纖維復(fù)合材料給了工程師幾近無限的設(shè)計瞎想,其作為一類創(chuàng)新的設(shè)計方法,特別針對研發(fā)輕量級產(chǎn)品有著重大的意義。然而,各類復(fù)合材料的性能迄今仍不能與碳纖維復(fù)合材料的高承載性能相當(dāng)。當(dāng)負(fù)載優(yōu)先沿纖維方向作用時,CFRP(碳纖維增強復(fù)合材料)發(fā)揮主要優(yōu)勢。
CIKONI(德國斯圖加特)復(fù)合材料公司首先通過組合和全自動化的制造方法設(shè)計了碳纖維復(fù)合材料的結(jié)構(gòu),其中連續(xù)碳纖維增強材料纖維方向與負(fù)載路徑一致,并以碳纖維作為基底結(jié)構(gòu),用于支撐壓縮載荷。
目前來看,采用傳統(tǒng)的增材制造大型構(gòu)件,會產(chǎn)生更高的生產(chǎn)成本以及更長的生產(chǎn)時間。也就是說,在典型的復(fù)合材料生產(chǎn)中,模具成本,低效率的材料利用和材料浪費都會引發(fā)整體成本的提高。碳纖維增強材料通過‘目標(biāo)雜交’來消除這兩種技術(shù)的局限性:不但減少了3D打印部件產(chǎn)生的材料體積浪費,并且在加工制造過程,機器人3D繞組技術(shù)不再需要單獨的工具處理。因此,對成本方面有著積極的影響。
該方法對在輕量化設(shè)計要求與不同組件變異性相結(jié)合的情況下,顯得特別有意義。碳纖維復(fù)合材料實現(xiàn)了更高的生產(chǎn)效率,用于制造個別假肢和超輕型飛機結(jié)構(gòu)。為了確保該技術(shù)也可以應(yīng)用于成本敏感的領(lǐng)域,CIKONI工程師還開發(fā)了一種具有混合注塑和金屬組件的模塊化系統(tǒng),可以模塊化地快速制備更大的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。該方法從整體上體現(xiàn)了,許多客戶對輕量設(shè)計的看法的重新思考。
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