碳纖維纏繞成型的案例
Abaqus纖維纏繞模擬之“草木皆可為劍”
“ 草木竹石皆可為劍” -金庸
編織的纖維
01—巧妙的“走馬機”
在生活中，我們可能會注意到有些導線為了增強抗拉性能，其外層會包覆有編織結構，這種編織結構通常是由下圖所示的“走馬機”將一股股絲線纏繞而成。
“走馬機”編織過程
隨著人們對輕量化的追求，復合材料在工程上越來越得到重視，碳纖維纏繞成型結構是比較常見的一種，比如某些油箱、高壓氣瓶、槍炮管、導彈結構、火箭發動機殼體等，具有很高的比強度和比剛度，目前碳纖維纏繞成型工藝越來越成熟，這種結構也正在快速地應用于體育器材、交通工具和醫療器械等民用產品。
纖維纏繞增強技術
碳纖維纏繞成型系統中的纏繞機有著類似于“走馬機”的運行原理，一股股絲線錯綜復雜，運行起來讓人眼花繚亂。
02—Abaqus纏繞模擬之“草木皆可為劍”
無論采用什么工具進行問題分析或仿真模擬，一個核心思想就是抽象簡化，只要找到復雜系統中最重要的、最簡單的組分，然后把這部分的基礎問題剖析透徹，那么上一層級的問題就迎刃而解。
“草木皆可為劍”
要模擬“走馬機”絲線纏繞也是這樣的過程，我們只需要對最重要、最簡單的那一部分進行剖析、建模就可以了。
“走馬機”Abaqus模型里最簡單的組分
簡單組分的圓形陣列
“走馬機”原理：導向環往復+圓周運動的復合運動
Abaqus纖維纏繞模擬
通過抽象思考進行仿真建模，用最簡單的組分模擬復雜的過程，此為有限元仿真模擬之“ 草木竹石皆可為劍”。
展開 采用3D纏繞工藝的超輕碳纖維結構座椅 重量僅10公斤
https://m.hongyantu.com/goodlist/sz/40144.html
由AMC設計的創新纖維復合材料部件纏繞工藝可以減輕大部分重量。 3D工藝中獲得專利的xFK采用浸漬樹脂的連續纖維纏繞成型為部件，并且不產生廢料。
CSI 發展技術公司利用座椅結構設計中的工藝優勢打造輕質座椅，該座椅設計非常適合超級跑車、跑車或未來的空中出租車。https://m.hongyantu.com/goodlist/sz/39979.html
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展開 一體成型的碳纖維無人機殼有啥奧秘？
近來，將碳纖維復合材料用于無人機零部件制造的相關技術已經取得了一定的進展，特別是將碳纖維管材用于機體的技術已經較為成熟和普遍，但是無人機殼體使用碳纖維復合材料一體化成型的相關技術還處于應用的起步階段。
目前，翼身高度融合的飛翼式無人機需要結構上的大面積整體成型，碳纖維復合材料較大的設計空間和易于整體成型的特點恰恰能滿足這種需求。下文以無錫威盛新材料科技有限公司為國內某無人機知名品牌提供的四軸式碳纖維無人機殼體為例，總結出碳纖維無人機殼體一體化成型的性能優勢，并對工藝過程中可能出現的問題及處理方法進行簡單介紹。
一體化成型的碳纖維無人機殼體的性能優勢：
從無人機的發展歷程上看，無人機的續航能力一直受能源端發展的制約，現階段只能在有限能源密度的前提下增加能源體積，獲得更長的飛行航時。但是能源端體積重量的增加又會導致無人機的體積增加和飛行難度的加大。如果采用質量更輕的材料作為殼體，將有效減少機身重量，就能給能源端提供更多的空間，不僅能實現更快的速度和更高的爬行高度，還能大幅度地延長續航里程和使用壽命。
除了對輕質量的追求外，無人機對殼體材料的選擇還主要著眼于材料本身的強度、韌性、耐候性等特性，能有效防止跌落等情況對機體的損傷，增強機體的抗沖擊性能等等，也都是無人機對殼體材料的關鍵訴求。
以往的無人機制造材料多為鋁合金，還有一定比例的鈦合金、鋼等，這些金屬材料強度雖然高，但是重量大，比強度和比剛度都不夠理想，導致無人機的有效載荷小，并容易反射雷達信號形成二次波段。碳纖維增強樹脂基復合材料(CFRP)突出的性能優勢就是質量輕、強度高、耐腐蝕、熱膨脹系數小、抗疲勞和抗震能力強，材料本身的電磁屏蔽效果好，可一體制作出不同的外形結構。
上述威盛新材為某無人機品牌商提供的碳纖維四軸無人機殼體，成品表面光滑，厚度均勻，對稱性好。
展開 類似老太太打毛衣，碳纖維3D一體成型機織技術
碳纖維的應用廣泛，但傳統的采用鋪層技術。如果采用來自軍工的技術——碳纖維3D一體成型機織，不需要進熱壓罐，那么將可能帶來全新的應用市場機會。雖然有專家提到“我每一次做3D打印報告，有老太太打毛衣也是增材制造，我們小姑娘幾十年前就打了，怎么第三次革命，增材制造跟3D打印不是一回事”。但南極熊收到不少用戶對碳纖維打印技術的需求咨詢，此技術不失為一種可能的方案。
△南極熊配圖：市場上已有的碳纖維制品
2018年11月27-28日，2018增材制造全球創新大賽上，南極熊現場看到了一些3D打印好項目的路演。
△碳纖維3D一體成型機織技術項目聯合創始人何彬先生
下面是現場速記，南極熊希望可以很好還原其項目路演過程。
碳纖維3D一體成型機織技術
——何彬
軍工級別的碳纖維3D一體成型機織技術
我們團隊帶來“碳纖維3D一體成型機織技術”。這個技術是我們國家的戰略預研技術，之前是應用在航空航天方面，技術成型后，在國家海軍上先做的應用，因此我們技術發明人獲得了國家當年的科技成果獎。
現在生產流水線是位于北京重點軍方的科研機構內?，F有3D碳纖維機織技術和市場上鋪層技術做了一個對比，優勢在于整體人工成本和效率都要比現有鋪層技術改進很多，目標是最終可以做到大批量生產和低成本化。這個技術可以應用的行業有風力發電葉片、汽車整車車身制造里面減重的模塊，包括部分零件，像無人機、大型客機、3C產品、文體用品，在碳纖維復材領域上需求量非常大，同時包括像軌道交通領域，也是應用了很多。
我們所針對行業目標是車身輕量化，尤其是針對新能源汽車領域，在國家十三五規劃要求里面，增材復材和新能源汽車是我們未來大的發展方向，也是明確有大量需求。
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恒神股份國內首創二十米長碳纖維復合材料車體完成鋪縫固化成型下線
近日恒神公司復材園傳出消息，高寬數米，長度近二十米長的下一代碳纖維復合材料車體完成鋪縫固化工序，成型下線，國內首創。這表明恒神公司經過多年矢志攻關，已經進入了碳纖維技術和成果的收獲期。
合格高標的碳纖維是制作復合材料的基礎，恒神公司實現了T800S國內領先，T1000填補了國內空白，向著國際第三代碳纖維產品邁進，碳纖維立體編織實現了國內首創。
在航空領域，運用液體成型工藝的某型直升機平尾中央翼盒研制、某型通用航空擾流裝置，國內首創。某型尖端型號制件研制、某型直升機復合材料體系實現了國內領先。
在航天領域，復合材料T700S體系、T800H體系、T800S體系擁有自主知識產權，國內領先。
在民航領域，運用自動鋪縫技術的寬體客機窗框，應用自動鋪絲技術的后機身筒段國內首創。
在軌道交通領域，下一代碳纖維復合材料車體，碳纖維復合材料定位裝置創造了預研最早，形體最大的國內記錄。
技術上的突破實現了節能降耗。碳纖維生產線優化了工藝，減少了電耗，預浸料生產損耗實現歷史最低，合格率實現歷史最高，人員效率實現歷史最好，樹脂生產工藝改進溶劑每月節省300公斤，人員減少75%。恒神公司進入國家強基工程，參與碳纖維復合材料試驗公共服務平臺項目。高性能碳纖維及復合材料制備關鍵技術通過國家驗收。
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