在全球航空航天产业向轻量化、高效化转型的背景下，碳纤维复合材料凭借其高强度、高模量、耐高温等特性，成为推动技术革新的关键材料。传统制造工艺如热压罐成型因成本高、效率低，制约了碳纤维的广泛应用，而低成本快速成型技术的突破，正为航空航天领域带来革命性变革。
自动铺放技术（AFP）的演进是技术突破的重要方向。传统手工铺放效率低、精度差，而自动纤维铺放系统通过精准控制铺层厚度和方向，显著减少了空隙含量（通常小于1%）和材料报废率（5%～20%）。西班牙机械制造商MTorres公司开发的干纤维自动铺放生产线，实现了从50K碳纤维展开、定型到复合的全流程自动化，铺放效率高达350 kg/h，收卷速度最高可达200 m/min。该技术结合液体成型（LCM）工艺，无需热压罐固化，使成本较传统预浸料工艺降低70%，生产效率提升10倍。例如，采用低熔点聚芳醚酮（LM-PAEK）的自动铺放工艺，通过电阻加热或超声振动实现界面熔融，单块面板厚度突破32毫米，生产周期缩短70%，已成功应用于某型飞机120×60厘米级承力面板制造。
3D打印技术为复杂几何构件的制造提供了全新解决方案。熔融沉积成型（FDM）与连续纤维增强技术结合，可打印出高强度重量比的轻质结构。美国MarkForged公司研发的连续碳纤维3D打印设备，通过将碳纤维丝束融入热塑性塑料，制造出无人机起落架、卫星结构件等部件，其比强度达5.8×10⁵m²/s²，较传统铝合金高4倍。西安交通大学与中国空间技术研究院的合作项目，更是在宇宙飞船上成功实施了3D打印实验，验证了太空环境下的材料适应性。3D打印技术通过材料逐层累加，最大限度利用原材料，尤其适合小批量、定制化生产场景，如某型无人机机翼的无缝碳纤维层压，无需繁琐组装即可实现复杂设计。
树脂传递模塑（RTM）工艺的创新进一步推动了量产效率的提升。真空辅助树脂传递模塑（VA-RTM）通过负压注入树脂，降低了模具压力及变形风险，适用于大型复杂部件如泡沫夹心复合材料板的制造。而轻质树脂传递模塑（L-RTM）采用半刚性模具，结合双重密封结构，将模具制造成本降低40%，制件厚度均匀性提升30%。某型直升机复合材料机身筒体通过L-RTM工艺实现无铆钉装配，较传统金属结构减重35%，生产效率提升50%。此外，高压树脂传递模塑（HP-RTM）通过高压注入低粘度树脂，提高了纤维含量及力学性能，广泛应用于汽车、航空航天等领域。
快速固化树脂的开发是缩短生产周期的关键。传统热固性树脂需数小时固化，而新型快速固化树脂可在几分钟内完成交联反应。例如，某型环氧树脂通过添加纳米催化剂，将固化时间从4小时缩短至15分钟，同时保持85%的原始强度。波音787客机大量采用碳纤维增强树脂基复合材料，其机翼和机身部件通过快速固化工艺，使整体生产效率提升20%，燃油效率提高12%。在卫星制造领域，快速固化树脂被用于制造结构件和太阳能电池板，满足了太空环境对材料耐高温、耐辐射的严苛要求。
这些技术的融合应用正重塑航空航天制造产业链。某欧盟项目通过自动铺放、3D打印与RTM工艺的结合，制造出直径4米、长度8米的热塑性复合材料机身筒体，实现无铆钉装配，较传统金属结构减重35%，生产效率提升50%。据预测，到2030年，全球航空航天领域碳纤维需求将达2.8万吨，市场规模突破12亿美元，低成本快速成型技术将成为核心驱动力。
未来，随着AI辅助设计、智能生产系统的引入，碳纤维复合材料的研发周期将进一步缩短，生产效率持续提升。同时，碳纤维回收与再利用技术的突破，将推动产业向循环经济转型。从自动铺放到3D打印，从快速固化树脂到RTM工艺创新，每一项技术突破都在为航空航天领域的高性能、低成本制造开辟新路径，助力全球碳减排目标的实现。
