机器人无人机零件采用碳纤维复合材质的三大成型工艺

通过慧闻智造生产的机械臂零件案例可知，使用碳纤维复合材料代替传统金属材料制造的机械臂零件对提升工业生产效率、节能环保等方面具有重要意义，随着国内对碳纤维复合材料性能各方面的深入研究，碳纤维复合材料在机器人制造中扮演者越来越重要的角色。

在碳纤维复合材料机器人零件的设计制造中，常常会通过铺设角度和材料层数的调整实现其结构弹性和刚度分布要求。碳纤维复合材料是目前高端产品使用较多的增强材料之一，采用碳纤维复合材料制作机器人零部件一般会涉及以下三种成型工艺：

一、热压罐成型工艺

热压罐成型是复合材料高性能成型工艺之一，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。热压罐成型的碳纤维复合材料构件内部质量较好且树脂的含量较为均匀，力学性能也更加出色。但是热压罐成型技术也存在一定的不足之处，该工艺对于设备的要求较高，前期投入和加工成本都比较高，经济性相对较差。慧闻智造从成本角度考虑，预算有限的情况下往往会选择低温低压成型技术来代替。除此之外，碳纤维复合材料在热压罐成型过程中，其树脂的流动、热传递、化学交联和空隙形成等会发生相互影响和相互作用，这就增加了工艺控制上的难度，一旦把握失误，就会出现贫胶、高孔隙率等加工缺陷。

二、真空袋成型工艺

与热压罐工艺相比，真空袋成型工艺就比较简单，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。慧闻智造因为成本优势明显，这种工艺方法在低速无人机制造中应用较多，因为在小型低速无人机的制造中，真空袋成型技术可以满足大部分零件的生产要求。

在实际操作上，因为真空袋成型需采用预浸料铺贴、湿法铺贴等工序，而湿法操作受到人为因素的影响，容易导致胶液涂刷的不均匀，这种情况在夹层结构成型中尤为明显。此外涂刷方向的不合理还容易导致纤维方向的弯曲、改变，威胁碳纤维复合材料制造件的稳定性。

三、模压成型工艺

模压成型工艺比较适用于泡沫夹芯复合材料构件的制造，它综合了热压罐成型技术和真空袋成型工艺的优点，生产效率高且成型压力大，设备投入和成本适中，经济性较好。无人机舵面等采用泡沫夹层结构的部位大多采用该种成型工艺，慧闻智造在碳纤维无人机翼板的制造中，采用模压成型的工艺还可以确保无人机机翼的外观质量和翼形精度，提高无人机的整体制造质量。

碳纤维复合材料的应用是机器人与无人机领域制造发展的重要趋势，也是满足无人机航程、航行时间、航行高度、制造成本和隐蔽性等要求的有效途径。碳纤维复合材料机器人/无人机结构设计和制造工艺优化是目前碳纤维应用的关键，前者需要工程设计者的努力，后者需要在碳纤维复合材料的研发应用中不断尝试和创新。碳纤维在机器人/无人机中应用比例的不断提高，将有效提升我国无人机的制造水准。