Mikrosam打通AFP材料准备到自动铺放的复合材料制造链

自动纤维铺放（Automated Fiber Placement，AFP）通常被关注的是铺放头、机器人以及复杂曲面的自动铺层能力。

但真正建立一套AFP制造流程，设备只是其中一个环节。

宽幅预浸料需要先转换成适合AFP使用的窄带，材料随后进入自动铺放系统完成零件制造，同时整个过程还涉及张力控制、材料检测、数据记录和工艺控制。

北马其顿复合材料自动化设备制造商Mikrosam正在将这些环节连接起来。公司提供AFP系统、预浸料分切复卷设备以及自动纤维缠绕系统，覆盖从材料准备和转换到复合材料部件制造及数字化过程控制的多个环节。

其中，预浸料分切复卷与AFP之间的衔接尤其值得关注。

AFP之前，为什么需要预浸料分切？

AFP并不是直接把宽幅预浸料母卷送入铺放头。

根据AFP设备和产品设计要求，宽幅预浸料需要先被转换成特定宽度的窄带，再由AFP铺放头按照规划路径进行铺放。

Mikrosam的预浸料分切复卷设备正是用于这一环节。

设备将宽幅预浸料母卷分切成适用于AFP和自动铺带（ATL）的窄带材料，其公布的分切宽度精度为±0.125毫米。

因此，从制造链来看，slitting并不是与AFP无关的辅助工序，而是AFP材料准备的一部分：

宽幅预浸料母卷 → 分切 → 窄带复卷 → AFP/ATL → 复合材料部件。

窄带尺寸和加工稳定性会影响后续自动化铺放，因此Mikrosam的系统还集成了张力控制、检测和可追溯功能，用于支持研发和工业生产中的稳定加工。

将预浸料分切能力放到工厂内部

Mikrosam特别强调in-house prepreg slitting，也就是制造商自己完成预浸料分切和复卷，而不是完全依赖外部材料供应商提供已经分切好的窄带。

这样做首先改变的是材料供应方式。

研发机构或者复合材料制造商可以根据自己的AFP项目，将宽幅预浸料转换成所需要的窄带规格，从而更直接地控制材料准备、质量以及生产排期。

根据Mikrosam的说法，将这一过程内部化还可以缩短材料交付周期、减少材料浪费，并简化新材料的测试和认证工作。

这一点对于研发环境尤其重要。

当研究人员需要测试不同热固性、热塑性或者其他材料时，如果每次都需要等待外部供应商完成特定规格的窄带加工，材料转换本身就可能影响项目进度。

拥有内部slitting and rewinding能力后，材料准备与AFP测试之间可以形成更直接的连接。

AFP-X覆盖1/4英寸到2英寸材料宽度

完成材料准备之后，窄带进入AFP制造环节。

Mikrosam的新一代AFP系统采用模块化、可扩展的平台设计，可以根据研究中心、原型开发和工业生产等不同需求配置。

设备支持热固性材料、热塑性材料以及干纤维。

可处理的材料宽度覆盖：

1/4英寸、1/2英寸，一直到2英寸。

其中1/4英寸约为6.35毫米，1/2英寸约为12.7毫米。

不同带宽为不同尺寸和几何形状的复合材料部件提供了材料选择空间，而实际使用哪一种宽度，需要结合具体AFP设备配置和部件制造要求确定。

Mikrosam同时提供机器人单元、低轨龙门和高轨龙门等不同AFP系统配置，以适应不同零部件尺寸、几何形状和生产环境。

热塑性AFP可以配置原位固结

除了传统热固性材料，Mikrosam AFP系统还支持热塑性复合材料，并可以选配原位固结（in-situ consolidation）能力。

这一点将AFP从单纯的“自动铺放”进一步延伸到铺放过程中的材料固结。

热塑性复合材料在加工过程中需要使基体达到适合结合的状态，同时在铺放区域施加相应作用，使新铺放材料与已有层结合。

不过，原始资料没有说明Mikrosam具体采用哪一种加热技术，也没有提供原位固结温度、压实力或铺放速度，因此不能进一步判断其具体热塑性AFP工艺窗口。

能够确认的是，该平台将热塑性材料和可选的原位固结能力纳入了AFP系统设计。

AFP系统已经进入航空航天和研究机构

Mikrosam的AFP设备已经应用于多个航空航天和研究机构。

公开案例包括Wichita State University的National Institute for Aviation Research（NIAR）、Qarbon Aerospace、University of South Carolina的McNAIR Center for Aerospace Innovation and Research，以及GKN Fokker。

这些应用也对应了Mikrosam所强调的平台化路线：AFP设备并不是只面向单一的大型航空制造商，也可以根据研发、原型制造和工业生产需求采用不同配置。

这也是公司希望扩大AFP应用范围的重要方向——让AFP不再局限于传统航空航天大型生产项目。

从AFP进一步延伸到纤维缠绕

除了AFP和预浸料分切复卷，Mikrosam还提供自动纤维缠绕（filament winding）设备。

其方案包括多主轴纤维缠绕系统，并针对管材和其他小直径产品提供自动切断和重新启动功能。

这使Mikrosam的复合材料自动化能力覆盖了两类不同的连续纤维制造路线。

AFP主要按照规划路径将带材或纤维铺放到结构表面，而纤维缠绕则广泛用于具有旋转几何特征的复合材料结构。

Mikrosam还将SCADA和manufacturing historian集成到相关制造系统中，用于生产数据记录和过程管理，面向数据驱动的大批量制造。

AFP自动化不能只看铺放设备

从Mikrosam目前的设备布局来看，其重点并不是单独销售一套AFP铺放头。

真正形成AFP生产能力，需要把上游材料准备和下游自动化制造连接起来。

尤其对于预浸料AFP来说，前端的分切复卷决定宽幅母卷如何转换成适合铺放头使用的窄带；随后AFP设备负责材料输送、路径控制和实际铺放；制造数据和检测系统则继续记录和管理生产过程。

因此，一条更加完整的AFP材料和制造路径可以理解为：

预浸料母卷 → 精密分切 → 窄带复卷 → 张力与质量控制 → AFP自动铺放 → 部件制造 → 生产数据记录与追溯。

这也是Mikrosam此次方案中比较值得关注的部分。

当AFP逐渐从传统航空航天项目进入更多研发和工业应用时，制造商需要考虑的已经不只是“购买什么AFP设备”，还包括一个更前端的问题：

用于AFP的窄带材料从哪里来，以及如何稳定地把宽幅预浸料转换成符合后续自动铺放要求的材料。

对于希望建立内部AFP制造能力的企业来说，预浸料分切复卷与自动铺放之间的衔接，同样是整个自动化复合材料制造链中的重要环节。