连续碳纤维增强无人机外壳的优化设计与3D打印技术研究

为解决无人机(UAVs)轻量化与机械强度的平衡难题，研究人员通过熔融浸渍技术制备了纤维体积分数达54%的连续碳纤维/尼龙预浸料(CCFRC)，采用[0/45/-45/90]准各向异性铺层设计，实现外壳316 MPa的拉伸强度。有限元分析证实该结构可承受600 N有效载荷并减重25%，为航空航天复合材料工业化提供了创新方案。

　　

这项突破性研究聚焦于无人机(UAVs)核心组件的材料革新。科研团队采用熔融浸渍技术(melt impregnation)成功制备出连续碳纤维增强复合材料(CCFRC)，其纤维体积分数突破54%大关。通过精心设计的[0/45/-45/90]准各向异性(quasi-isotropic)铺层方案，使材料拉伸强度飙升至316 MPa——这相当于传统航空铝合金的比强度。

有限元分析(FEA)与力学测试的完美配合揭示：这种3D打印成型的无人机外壳不仅能轻松hold住600 N的有效载荷，还实现了25%的"瘦身"效果。这种将连续纤维预浸料(prepreg)技术、增材制造(additive manufacturing)和结构优化三重奏的创新组合，为航空航天复合材料的工业化应用谱写了新乐章。

更令人振奋的是，该技术路线展现出惊人的可扩展性(scalable pathway)，为下一代无人机性能提升和设计自由度开辟了全新维度。从材料选择到制造工艺，再到结构拓扑优化，每个环节都闪耀着跨学科智慧的火花。