中国粉体网讯  碳纤维复合材料是目前无人机使用较多的增强材料之一。其密度低至1.5-2.0g/cm³，比强度与比模量远超传统金属材料，在降低机体重量的同时，结构强度也显著提升，有效提高无人机续航能力与载荷性能，该材料还具备良好的耐腐蚀性与热稳定性，可适应复杂环境工况，减少维护成本。

碳纤维复合材料结构制造工艺是无人机生产的关键环节，一般涉及四种成型工艺。

热压罐成型

热压罐成型工艺是目前最常见的一次成型工艺，它的成型机理是通过加热压力罐内的高温挤出压力,对所铺设的预浸材料进行升温、加压处理，从而达到固化成型的目的。对速度要求较高的无人机，其复合材料构件和主要承重构件多采用这种工艺进行制造。热压罐成型工艺优势在于成型工艺稳定，能够制造出较大、较复杂的零件，且模具比较简单。劣势在于大量的投入、过多的能耗和高昂的设备。

热压罐成型工艺流程 来源：《碳纤维复合材料成型工艺的研究进展》（孙琳等）

真空袋成型

真空袋成型技术的基本原理是通过真空、负压将纤维中的气体抽离出来，使树脂在空气中流动和渗透，从而使碳纤维在真空状态下进行固化。与热压罐工艺相比，真空袋成型工艺比较简单，而且前期不需要过高的投入，操作难度适中，但是这种成型方式压力较小，只适用于对于质量标准要求不高的复合材料构件，多用于制造不超过1.5mm的蜂窝夹层结构和层压板结构。因为成本优势明显，这种工艺方法在低速无人机制造中应用较多。

真空袋成型工艺  来源：《连续纤维增强聚酰胺6反应注射真空袋压成型的研究》（董贤文）

模压成型

模压成型工艺通过在模具中施加压力，使碳纤维复合材料在一定的温度和压力条件下成型，从而实现构件的精确制造。此工艺结合了热压罐成型技术和真空袋成型工艺的优点，具备高生产效率和大成型压力，同时设备投入和成本适中，具有较好的经济性。

模压成型碳纤维部件  来源：挪恩复合材料

3D打印成型

碳纤维复合材料3D打印成型技术是增材制造领域的一项重要技术，它融合了碳纤维的高性能与3D打印的灵活性。在工艺分类上主要包括熔融沉积成型、光固化成型和选择性激光烧结三种模式。

熔融沉积成型：将碳纤维增强热塑性塑料制成丝状材料，通过加热喷头使其熔化，然后按照预定的路径挤出并层层堆积，冷却后固化成型。这种方法设备成本相对较低，材料选择范围较广，可用于制造一些对精度要求不是特别高的零部件。

光固化成型：以液态光敏树脂为基体材料，加入碳纤维粉末或短切碳纤维进行改性。通过紫外激光束按照分层切片的图案扫描液态树脂表面，使树脂迅速固化成型。该工艺精度高，表面质量好，适合制造复杂精细的零部件，但设备价格较高，材料成本也相对较贵。

选择性激光烧结：利用高能量激光束扫描碳纤维增强的粉末材料，使粉末颗粒在激光作用下烧结在一起，形成所需的零件形状。这种方法可以制造出密度较高、力学性能较好的零部件，且无需支撑结构，但成型效率相对较低，后处理工艺较为复杂。

3D打印成型的技术优势在于能够根据具体需求快速制造出具有复杂形状和结构的零部件，无需昂贵的模具制造，大大缩短了产品的研发和生产周期；相比传统的减材制造方法，3D打印是按需添加材料，材料利用率大幅提高，减少了材料浪费。劣势在于目前可用于3D打印的碳纤维复合材料种类相对较少，与传统制造工艺相比，材料的性能和规格还不够丰富，这在一定程度上限制了其应用范围。

参考来源:

孙琳.碳纤维复合材料成型工艺的研究进展

董贤文.连续纤维增强聚酰胺6反应注射真空袋压成型的研究

宋绪丁.碳纤维树脂基复合材料及成型工艺与应用研究进展

(中国粉体网编辑整理/月明)

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