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激光辅助热塑性复合材料自动铺放(LATP-AFP)技术

模化复合材料桁架:沈阳自动化研究所给出概念验证

行业新闻2026-05-13

李玉新等作者(来自中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室)发表的《面向太空在轨建造大型结构的复合材料单元制造与连接》一文,其价值在于提出了一套完整的制造方法论。该研究将材料选择、节点制造与连接方法整合进一个统一流程,具体涉及热塑性复合材料拉挤管材、增材制造接头以及激光焊接技术。

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2⃣️研究内容与成果
1)管状杆件采用热塑性复材拉挤工艺制造。研究通过拉挤成型制备连续、以单向纤维为主的热塑性复合材料管,用作桁架杆件。这为纤维取向最为关键的一维承载构件确认了一条高效率的生产路线。

2)复杂节点通过增材制造实现。接头区域采用3D打印连接件加以解决,获得了单纯依靠型材加工难以实现的几何形状。这是验证桁架节点架构与装配逻辑的有效示范路径。

3)装配环节由激光焊接完成。应用激光焊接将热塑性杆件与节点连接为整体的桁架系统。这证明了热连接可以在不依赖胶接固化周期或全金属节点硬件的前提下,支撑结构装配。

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系统层面的结果

该研究展示了一条面向大型复合材料桁架的端到端制造链。其关键结果正在于此:一条完整的工艺路径已在实验层面得到验证,将这一议题从概念设计阶段推进到了实际制造证据阶段。

3⃣️我的观点:从演示验证走向简化

演示验证本身力度十足,但工业化路线仍有进一步精简的空间。拉挤工艺用于笔直的单向管材表现优异,但并非适用于任意杆件构型的通用解法。当铺层需要角度裁剪或更复杂的增强逻辑时,纤维缠绕是更为合适的路径。

就节点而言,3D打印是一种有效的验证工具,但从生产节拍和成本角度考量,未必总是最优选择。依据几何形状、公差和批量,同样的节点概念可以转移到注塑成型或DLFT类工艺上。

连接方面,激光焊是一种有效的高性能方法,然而,采用更简洁的焊接配置往往能够在复杂性与成本之间取得更好的平衡,同时保持同样的热塑性体系逻辑。

主要结论十分直接:大型复合材料桁架在技术上已经走通。下一步并非重复证明其可行性,而是面向工业级规模,将工艺链进行标准化与简化

特别感谢SAMPE中国团队分享此项研究的信息。

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