碳纤维异形件未来是否可采用全自动制作方式来完成？

　　碳纤维复合材料的应用价值已经被很多行业所认可，高强的机械性能和极轻的重量比，使之成为了工业轻量化发展中较为重要的一环。不过碳纤维零部件的加工无法像金属制品一样，通过熔融浇筑的方式完成，而是需要大量的手工操作，配合设备完成固化，以及后续的表面处理加工。碳纤维复合材料制成的工业零部件，除了板材、管材和辊轴外，其他均为造型各异的制品。在加工过程中，手动铺层的方式不仅增加了大量的作业时间，也提高了失败的风险。那未来是否可以通过全自动的方式来完成碳纤维零部件的加工制作呢？智上新材料认为短期内无法实现。

　　碳纤维异形件为何多采用手工铺层的方式制作？

　　碳纤维异形件的是集所有使用需求为最终目的而被设计出来的，它不像板材、管材和辊轴加工起来轻便，而往往伴随着长时间的铺层和后续处理。即便是工业技术极为先进的当下，碳纤维零部件还是多采用传统手工铺层的方式来完成基础制，分析原因可能有下面这些。

　　1、几何外形复杂：碳纤维异形件的几何形状往往是非常复杂或不规则的，无法使用纤维缠绕或自动铺丝（AFP）和铺带（ATL）自动化完成，尤其是边边角角这些位置，只有手动操作才能达到效果。而且在一些定制的碳纤维零部件上，手动操作的灵活性更高。

　　2、生产规模较小：碳纤维异形件的数量往往不多，或者异形件本身的体型偏小，因此厂家在评估生产难度和周期时，会判断出小规模的生产订单，无需使用自动化设备来完成。自动化设备价格昂贵，对小规模生产项目来说并不划算。出于对加工成本的考量，手工铺层的性价比更高，凭借一定的经验，同样可以加工出性能优异的碳纤维异形件。

　　3、性能上限易达成：很多碳纤维异形件对性能的要求较高，需要在铺层环节精准控制纤维的取向，以实现强度、刚度和抗疲劳性等达到较高的机械性能。现阶段的手工铺层工艺，技术人员可以凭借丰富的经验，灵活的调整纤维方向和层数，更便捷的达到目的。

　　4、设备调教难度高：自动化铺丝和铺带设备并不是安装完毕即可上线工作的，还需要通过录入程序和不断调教来实现大量重复性作业的。光是设备调教就要花费大量的时间和物料，因此该生产方式更适合用于航空航天等行业中，如大型飞机机翼的生产。

　　碳纤维自动铺丝（AFP）和铺带（ATL）技术是否可以普及？

　　碳纤维自动铺丝（AFP）和铺带（ATL）技术的应用已经有不少案例了，诸如大飞机机翼、风电叶片和储氢瓶等。在制作这些碳纤维零部件时，自动铺丝和铺带技术不断提升，相应的设备调试也在不断完善，未来会有更多碳纤维产品会用上此类技术。

　　自动铺丝（AFP）和铺带（ATL）技术普及的正向因素

　　1、可提高生产速度和效率：与手工手工铺设相比，自动铺丝（AFP）和铺带（ATL）工艺可以显着提高制造速度，可实现一致、可重复的生产，这对于需要高产量和质量控制的行业来说非常有利，如航空航天、汽车和风能等。

　　2、精度和材料优化：自动铺丝（AFP）和铺带（ATL）工艺可精确控制纤维取向和布局，从而实现卓越的零件性能（强度、刚度等）。这种控制水平有助于最大限度地减少材料浪费，并确保昂贵的碳纤维材料的最佳使用。另外自动化流程降低了人为错误的风险，从而生产出更加统一的产品。

　　自动铺丝（AFP）和铺带（ATL）技术普及面临的挑战

　　1、初始投资高：自动铺丝（AFP）和铺带（ATL）设备需要大量资本投资，设备价格昂贵，安装过程复杂，这使得预算充足的大型制造商更容易使用它，但对中小企业来说却是一个难以逾越的障碍。

　　2、编程和调试复杂性高：自动铺丝（AFP）和铺带（ATL）设备需要专门的程序来为不同的零件创建纤维铺层的解决方案。对于复杂或不规则的几何形状，对机器进行编程以使其遵循复杂的路径，耗费的时间过长，并且还需要专业知识的加持。

　　3、处理复杂形状的限制：自动铺丝（AFP）和铺带（ATL）技术更适合生成较大的、相对简单的形状，例如平坦或稍微弯曲的表面。遇到非常复杂或紧密的半径形状，可能还是需要手动干预或高级工具修改。对于具有非常复杂的几何形状、深轮廓或紧角的零件，手工铺设仍然是当下的首选。

　　4、材料兼容性：并非所有碳纤维复合材料都与自动铺丝（AFP）和铺带（ATL）工艺兼容。部分高度定制或特种预浸料，可能无法与自动化系统很好地配合，这限制了自动铺丝（AFP）和铺带（ATL）工艺在应用中的灵活性。

　　智上新材料认为，短期内自动铺丝（AFP）和铺带（ATL）技术的应用还是集中于高端行业，而且替代的是难度相对较低和重复度较高的部分。自动铺丝（AFP）和铺带（ATL）设备成本高昂，维护难度也比较高，未来可以从这些方面着手，优化操作难度、降低设备成本、提高应用能力，才能逐步向更多行业推广开来。当然还有一点非常重要，那就是碳纤维材料本身的产能提升上来，价格走低，量变引起质变，才是解决这一问题的合理方式。