碳纤维增强热塑性复合材料

机器人铺放缺陷少

针对CF/PEEK在机器人增材制造中的铺放质量，该系统通过柔性压辊与工艺参数控制有效减少铺放缺陷。

刘志强 · Yinqi, Li · Yi, Hao · Ma, Zhihao · Gu, Xianan

International Journal of Precision Engineering and Manufacturing 2023

参数信息

铺放压力范围

50–250 N

技术优势

柔性压辊铺放质量更好

有限元仿真和实验表明，在相同压力下，柔性压辊的变形特性使其与丝束接触更均匀，从而获得比刚性压辊更好的铺放质量。

明确铺放压力区间

通过在不同压力下铺放丝束并评估质量，确定铺放压力范围为50–250 N，可直接指导工艺设置。

速度与温度匹配提高质量

实验发现铺放速度与铺放温度存在强相关性，在特定铺放速度下选择相应的加热温度范围可获得更高铺放质量。

自然路径算法减少缺陷

提出的基于拉普拉斯平滑的自然路径算法，通过网格离散化和平滑处理，获得更合理的纤维铺放轨迹，有效减少铺放缺陷。

应用场景

• 机器人增材制造：为机器人铺放CF/PEEK提供工艺参数与轨迹算法，减少试错。
• 复合材料铺放工艺：给出压力区间和速度-温度匹配，提升铺放质量稳定性。
• 碳纤维零部件制造：优化铺放参数可减少孔隙和变形，适合制造高质量碳纤维零件。
• 机器人铺放控制：明确柔性压辊和压力区间，指导机器人末端执行器控制。
• 纤维轨迹规划：拉普拉斯平滑自然路径算法用于薄壁结构轨迹规划，减少缺陷。