桌面級多模態(tài)連續(xù)碳纖維復(fù)材科研系統(tǒng)
一體多能，跨界融合，開啟復(fù)合材料科研的“無限模態(tài)”
森工科技AUTO-CF系列區(qū)別于傳統(tǒng)設(shè)備的單一功能范疇，它是一個基于獨(dú)立雙Z軸運(yùn)動架構(gòu)的開放式多模態(tài)制造平臺。在將工業(yè)級的連續(xù)纖維自動鋪放（AFP/ATL）技術(shù)桌面化的同時實(shí)現(xiàn)了與直接墨水書寫3D打印（DIW）等多種增材工藝在同一臺設(shè)備、同一坐標(biāo)系、同一打印流程中的無縫協(xié)同與交替工作，為跨材料、跨尺度、跨功能的復(fù)合材料創(chuàng)新研究提供了更多可能。
核心技術(shù)深度解析：1+1 > 2 的融合創(chuàng)新
AUTO-CF系列的顛覆性能力，源于其三大核心子系統(tǒng)的高度協(xié)同：
1. 獨(dú)立雙Z軸系統(tǒng)：從“交替”到“協(xié)同”的制造革命
- 雙工位獨(dú)立運(yùn)作：兩個運(yùn)動軸完全獨(dú)立，允許搭載功能迥異的打印頭;
- 軸一（制造軸）：可裝配AFP（自動鋪絲）打印頭或ATL（自動鋪帶）打印頭，專注于高性能連續(xù)碳纖維預(yù)浸絲/帶的精準(zhǔn)鋪放與壓實(shí)，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料的主承力結(jié)構(gòu)制造;
- 軸二（功能軸）：可裝配多通道直寫（DIW）打印頭、激光固化模塊、微點(diǎn)膠閥等，負(fù)責(zé)功能性材料（如導(dǎo)電銀漿、導(dǎo)熱陶瓷漿料、傳感器材料、支撐材料）的精密沉積與即時固化；
- 多模態(tài)交替工作：在統(tǒng)一數(shù)控系統(tǒng)調(diào)度下，兩大主軸可交替作業(yè)。例如，先由AFP軸鋪放一層碳纖維骨架，隨后由DIW軸在特定區(qū)域打印集成傳感電路，再由AFP軸鋪放下一層纖維進(jìn)行覆蓋封裝，最終一站式制造出“結(jié)構(gòu)-功能一體化”的智能復(fù)合材料構(gòu)件;
2. 同軸打印模塊：微觀尺度的材料復(fù)合專家
“電線式”一步成型：該模塊采用獨(dú)特的同心套管設(shè)計(jì)，如同制造電線一般，可實(shí)現(xiàn)內(nèi)芯與外皮的同步擠出與復(fù)合;
應(yīng)用場景：在打印連續(xù)碳纖維時，可同步擠出專用的高分子膠黏劑或韌性樹脂作為“鞘”，包裹碳纖維“芯”。這不僅能顯著改善纖維與基體的界面結(jié)合，抑制分層，還能有效提升復(fù)合材料的沖擊韌性和損傷容限;
功能拓展：此技術(shù)同樣適用于制造中空血管化結(jié)構(gòu)（犧牲材料為芯）、絕緣導(dǎo)電一體化纖維（導(dǎo)體為芯，絕緣聚合物為鞘）等，為仿生組織和柔性電子研究提供強(qiáng)大支持。
3. 多通道供料系統(tǒng)：宏觀尺度的材料設(shè)計(jì)大師
多元材料矩陣：系統(tǒng)集成多個高精度供料通道，可同時搭載不同型號的碳纖維絲束（如T300,
T700, M40J）、不同體系的樹脂基體（環(huán)氧、熱塑性塑料等） 以及各種功能性漿料。
實(shí)現(xiàn)梯度與混雜復(fù)合：通過程序控制，可在打印過程中實(shí)時、動態(tài)地切換材料通道。這使得在單一構(gòu)件內(nèi)部實(shí)現(xiàn)材料比例的精準(zhǔn)梯度變化或不同纖維/材料的混雜鋪層成為可能，為研究“梯度復(fù)合材料”和“混雜效應(yīng)”提供了前所未有的實(shí)驗(yàn)手段，助力開發(fā)性能可定制的新一代復(fù)合材料。
經(jīng)典型科研應(yīng)用場景
在經(jīng)典科研領(lǐng)域的多元應(yīng)用價值和創(chuàng)新潛力。
1.結(jié)構(gòu)-功能一體化智能結(jié)構(gòu)
一站式制造集承載、傳感、驅(qū)動于一體的智能機(jī)翼、機(jī)器人構(gòu)件。
2.高性能梯度復(fù)合材料
研究并制備成分/結(jié)構(gòu)呈梯度變化的新型復(fù)合材料，優(yōu)化應(yīng)力分布，減輕重量。
3.仿生復(fù)合材料與組織支架
模擬天然生物材料的復(fù)雜多級結(jié)構(gòu)，制造高性能仿生材料或血管化組織工程支架。
4.柔性電子與可穿戴設(shè)備
將剛性碳纖維與柔性電路、傳感器集成，制造新一代高性能柔性器件。
航空航天與高端裝備領(lǐng)域
此領(lǐng)域是AFP/ATL技術(shù)最經(jīng)典的應(yīng)用場景，側(cè)重于極致輕量化和高性能。
1.無人機(jī)與小型航空器部件
利用該技術(shù)制造無人機(jī)機(jī)臂、機(jī)身框架、旋翼翼梁等主承力結(jié)構(gòu)。通過精準(zhǔn)的纖維路徑鋪放，在保證足夠剛度和強(qiáng)度的前提下，實(shí)現(xiàn)大幅減重，顯著提升飛行器的續(xù)航能力和載荷容量。
2.衛(wèi)星輕量化結(jié)構(gòu)
為衛(wèi)星制造蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的面板、支撐桁架等。AFP/ATL 3D打印可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面的一體化成型，減少機(jī)械連接件，提高結(jié)構(gòu)可靠性和輕量化水平。
3.高性能機(jī)器人機(jī)械臂
用于工業(yè)機(jī)器人或協(xié)作機(jī)器人的輕質(zhì)高剛性臂桿，減輕自重意味著更低的慣性和更高的運(yùn)動速度與精度，同時保證其承載能力。
生物醫(yī)療與仿生工程領(lǐng)域
此領(lǐng)域充分利用了該技術(shù)的定制化能力和多材料兼容性。
1.個性化骨科植入物與修復(fù)支架
結(jié)合醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)，為患者量身定制仿生骨支架。例如，使用連續(xù)碳纖維或高分子纖維構(gòu)建高強(qiáng)度的力學(xué)支撐框架，模擬骨骼的力學(xué)性能，并利用其多孔結(jié)構(gòu)促進(jìn)骨細(xì)胞長入。
2.智能矯形支具與康復(fù)設(shè)備
制造輕便、透氣、貼合體型的外部康復(fù)支具。通過纖維鋪放優(yōu)化特定方向的剛度，提供有效的支撐和保護(hù)，極大提升患者的舒適度和康復(fù)效果。
3.仿生結(jié)構(gòu)與軟體機(jī)器人驅(qū)動骨架
模仿自然界中生物的結(jié)構(gòu)（如鳥類骨骼、植物莖稈），設(shè)計(jì)并制造具有各向異性力學(xué)性能的仿生結(jié)構(gòu)。同時，可作為軟體機(jī)器人的內(nèi)置增強(qiáng)骨架，引導(dǎo)和限制其變形，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動模式。
交通運(yùn)輸與新能源領(lǐng)域
此領(lǐng)域關(guān)注結(jié)構(gòu)的耐久性、功能集成和生產(chǎn)效率。
1.汽車輕量化部件：
用于制造概念車或高端賽車的非承重或次承重部件，如內(nèi)飾加強(qiáng)架、電池箱蓋板等。通過局部增強(qiáng)，在提升性能的同時實(shí)現(xiàn)輕量化目標(biāo)。
2.新能源汽車電池包殼體
制造具有高比強(qiáng)度、高剛度和良好抗沖擊性能的電池包上蓋或托盤。連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料能提供出色的保護(hù)，并有助于減輕整車重量。
前沿科研與特種功能器件
森工科技多模態(tài)設(shè)備最具特色的科研應(yīng)用場景，超越了傳統(tǒng)制造范疇。
1.結(jié)構(gòu)-功能一體化智能材料
這是多模態(tài)能力的核心體現(xiàn)。在打印過程中，AFP/ATL模塊負(fù)責(zé)鋪放連續(xù)纖維承力結(jié)構(gòu)，而直寫模塊可同步嵌入導(dǎo)電材料、光學(xué)纖維或壓電材料，直接制造出集承載、應(yīng)變監(jiān)測、數(shù)據(jù)傳輸、能量收集于一體的智能結(jié)構(gòu)，為航空航天、重大裝備的健康監(jiān)測系統(tǒng)提供原型。
2.定制化力學(xué)性能測試樣件
為復(fù)合材料力學(xué)研究快速制備非標(biāo)準(zhǔn)測試樣件。可以精確控制樣件中纖維的取向、鋪層順序和界面區(qū)域，用于系統(tǒng)研究這些參數(shù)對材料宏觀力學(xué)性能（如斷裂韌性、疲勞性能）的影響。
3.熱管理與防護(hù)結(jié)構(gòu)
通過選用特定纖維（如高導(dǎo)熱碳纖維）和基體，設(shè)計(jì)并制造用于電子設(shè)備的高效散熱器或熱防護(hù)罩，滿足特種環(huán)境下的應(yīng)用需求。
