1960–1980 年：自动铺带机 (ATL)
20 世纪 60 年代是复合材料制造的黄金时代。美国和苏联之间正在进行的太空竞赛需要创新的解决方案来制造最先进、最安全的太空结构。双方都投入了大量资金用于这些结构的研发，并创造了一种独特的复合材料制造方法：自动铺带 (ATL)。从那时起，它在航天和军事领域越来越受欢迎。所谓的自动铺带是宽卷的热固性预浸料，能够一次铺放 1 米、2 米甚至 3 米宽的部分。尽管这种方法很棒，但它确实有一些缺点，如今人们越来越意识到这一点。
图 1. 自动铺带 (ATL) 流程
在 ATL 中使用宽卷会产生大量浪费，但当打败其他人是唯一重要的事情时，材料效率就不再是首要任务。如今，减少复合材料的制造浪费是研究的主要课题，而实现材料节省的方法是使用更窄的胶带或纤维。
1980 年至今：自动纤维铺放 (AFP)
20 世纪 80 年代，供应商开始将宽卷材料“切割”成许多较小的宽度，现在称为“切割带”。这样就可以铺设锥形部分，形成近净形状的预制件。热固性碳纤维预浸料是该工艺的首选材料，但这种情况开始发生变化。这些切割带的常见宽度为 1/4 英寸（6.35 毫米）、1/2 英寸（12.7 毫米）和 1 英寸（25.4 毫米）。
图 2. 自动纤维铺放 (AFP) 流程
热塑性材料供应商很快意识到，如果能够采用机器技术，他们的材料也可以以同样的方式使用。这进一步节省了材料，因为热塑性塑料可以熔化并与纤维分离，从而实现可重复使用。过去几年，这一研究领域的受欢迎程度一直在不断增长，有望成为未来的材料。
连续纤维 3D 打印的出现
随着 3D 打印在制造业中越来越普遍，用于更多工业应用，连续纤维 3D 打印在结构部件中找到了市场。如今，有一系列技术旨在实现更高的纤维体积分数、更快地打印更大的结构或低成本设备，从而使复合材料更加主流。
图 3. 材料挤压
混合趋势
随着技术的不断发展，我们开始看到更多技术的结合。Electroimpact 的系统就是一个很好的混合示例。他们使用相同的系统在同一个单元内对 3D 打印模具进行热塑性 AFP 铺层。这是制造效率的重大变化，因为同一个系统可以 3D 打印模具，然后从该模具制造碳纤维部件。
图 3. 复合材料制造中的混合
在较小规模上，可以通过组合系统来实现相同的过程。桌面 3D 打印机越来越大，并且能够生产更精确的组件。这些组件可以作为基材，热塑性胶带可以作为增强材料铺设在上面。Addcomposites 是唯一能够提供这种规模的纤维铺放系统的公司之一，这对于实施这种方法具有战略意义。
让我们来举一个正在成长的行业中的真实例子，这个行业必须定期做出此类决策：空中交通。
为您的应用找到适当的平衡
产品工程师 James 需要选择制造技术来生产由不同组件组成的门：门板、把手以及可自动打开/关闭的装置。
图 4. 成型制造、减材制造和增材制造
由于空中交通公司刚刚起步，每年所需的生产数量将保持在 1000 个零件以下，而且由于各种原因，设计可能会经常更改。为了为公司做出最明智的决定，詹姆斯必须考虑很多因素。
关键要求
- 轻的
- 强的
- 可靠机制
主要考虑因素
- 方面
- 形状
可能的生产技术
- AFP（热固性塑料）采用 3D 打印模具
- 3D 打印基材上的 AFP（热塑性塑料）
两种生产技术各有利弊。假设两种方法都符合标准，那么最终结果就是实施每种系统的成本和时间。易于 3D 打印的模具上的 AFP（热固性塑料）是门板应用最有效的解决方案，原因有很多，其中之一是模具可以在固化后重复使用，从而进一步节省成本。
对于门把手的制造，Yen 可以选择 3D 打印，然后铺上几层增强热塑性纤维以进一步提高强度。对于铰链或其他机构，Yen 可以选择连续纤维 3D 打印选项，创建坚固而复杂的几何形状，尽管速度较慢。
