據復合材料世界雜志2月消息，航空航天制造商通用原子航空系統公司（GA-ASI）正在開發一種用于制造熱塑性復合結構的新工藝，該工藝不需要傳統的模具或工裝。這套系統有望應用于航空航天、天空、海洋和風能終端市場。

無工裝工藝尚未正式命名，它使用兩個6軸機器人協同工作，將熱塑性纖維帶鋪放在金屬或類似框架內的開放空間中，框架為正在制造的結構提供邊界（如上圖所示）。復合材料自動化公司使用Mikrosam公司的設備，與GA-ASI合作開發了自動化系統。

一個機器人由標準的單向帶鋪放系統組成，該系統提供激光加熱以執行熱塑性材料的原位固結。第二個“支撐”機器人直接在自動鋪帶層（ATL）對面工作，由平坦的金屬表面組成，它實際上提供了一個可移動的工裝表面，ATL將纖維帶鋪放在其上。因此，鋪帶頭和支撐頭一起移動通過3D空間并鋪放材料。鋪放的每個纖維帶的每一端都固定在框架上，根據應用對象不同，框架可呈現各種形狀。此外，纖維帶可以由機器人操縱以改變3D空間內的方向，從而構建彎曲的和復雜的形狀。

GA-ASI的創新領導者/先進產品開發部門的約翰·蓋里吉斯（John Geriguis），已經與制造工程經理亞當·瓊斯（Adam Jones）和設計工程師保羅·舍曼（Paul Sherman）合作了四年。他表示，該工藝的開發正在進行中，并指出公司仍在努力優化引導機器人的軟件系統。他還表示，該工藝高度依賴于基于攝像頭的原位檢測系統，該系統可在鋪放過程中檢測材料和其他缺陷；該系統稱為“實時虛擬裝配工具”（RVAT），由Trilion 質量系統公司為GA-ASI開發，旨在將制造后的結構與設計的CAD數據進行比較，然后即時實施纖維帶鋪放調整，以保持與設計規范的符合性。

蓋里吉斯表示，GA-ASI評估了幾種使用該工藝的熱塑性樹脂體系，包括聚醚醚酮（PEEK）。然而，Geriguis報告稱，公司在東麗旗下的TenCate先進復合材料公司Cetex TC1225低熔點聚芳醚酮（PAEK）上使用東麗的碳纖維增強取得了最大的成功。

GA-ASI已為該工藝申請美國專利，但蓋里吉斯表示：“這主要是為了保護公司對該技術的使用。事實上，我們希望其他人會合作并幫助開發這項技術使其成熟。”

到目前為止，在通用原子航空公司之外，對該工藝感興趣的就是NASA，Geriguis表示，NASA看到了它在太空環境中用于建造結構的潛力。他還認為，該工藝可以有效用于制造飛行器機身和機翼結構，以及風力渦輪機葉片和海軍艦艇。

來源： 民機戰略觀察

作者： 劉亞威