航空航天复合材料部件向设计制造一体化方向发展
思瀚产业研究院    2023-10-19

航空航天复合材料部件的研制是多学科、多领域交叉应用的系统工程，需综合考虑多方面因素，具体呈现以下特点：

①材料种类多、性能参数多且离散度大，关键性能参数往往需要大量样本进行统计，同时，材料在固化过程中发生相变，要准确描述这一过程需要数十个参数；

②结构设计变量多、难度大，结构性能会随铺层方向、铺层顺序、织物编制方式的不同而发生变化，结构的破坏模式也比较复杂，需配合大量试验方能确定结构的强度破坏模式；

③制造过程复杂、工艺参数多，不仅需要关注几何精度、更要关注零件内部的缺陷问题，而时间、温度、压力等不同工艺参数与零件内部质量密切相关，另外，复合材料由于其各向异性所导致固化变形问题很难避免，因此，需提前对模具进行型面补偿。复合材料设计制造一体化技术是基于 CAD 环境，运用并行工程设计理念，采用独特的复合材料零件制造模拟技术，对零件进行准确的工艺评估，获得合理设计结果和确保高质量产品的新技术。

通过软件模型功能实现面向制造技术的设计，模拟平面铺层在三维零件上的铺覆工艺可行性，在三维零件某一区域上实现所要求的纤维铺放角的工艺可行性等，并通过对各软件系统和设备进行相关的二次开发和接口设计，实现复合材料构件在并行工作模式下的设计、工艺、制造、检测、装配全过程的集成，实现复合材料构件设计、制造及工艺一体化的技术。

复合材料产品设计制造一体化在原材料成本控制、设计周期缩短、生产效率提升等方面能取得显著效果，是航空航天复合材料发展的必然趋势。