自动铺丝技术（AFP）以其铺放灵活性和更低的废料率拓宽了复合材料的应用范围，实现了复合材料结构的“低成本、高性能”制造。近年来，用于制造大型复杂复合材料构件的自动铺丝技术获得了快速发展并得以工业化应用，其装备形式也呈多样化发展。基于机器人平台的自动铺丝技术以其高效铺放复杂构件的优势，受到了航空制造领域的高度关注。

第一台国产商用自动铺丝机

应用背景

复合材料在航空工业中用量的大幅提升离不开自动化制造技术的强力支撑，如纤维缠绕、自动铺带、自动铺丝等技术。其中，自动铺丝技术以其实时性与可控性的优势，逐渐成为大型复合材料复杂部件的典型制造技术。典型的自动铺丝设备主要由机床主体、纱架系统、铺丝头三部分组成，根据机床主体的不同可分为立式、卧式和龙门式。

龙门式自动铺丝机

但受装载铺丝头的运动平台限制，对于不规则曲面类构件，机床型铺设设备往往无法满足轨迹、姿态调整与参数控制等方面的要求。此外，机床型铺丝装备体积大，面对小型、小批量部件铺设需求时运行成本较高。相比之下，工业机器人手臂能够提高铺丝头在可控空间范围内的姿态调整能力，增加了铺放过程中的柔性，可以满足回转部件的铺丝成型，提高铺放生产效率，降低设备运行成本。各工业科技公司的自动铺丝机器人产品销量不断增加，基于工业机器人平台的自动铺丝装备在机翼、机身、整流罩等复合材料构件的铺设上已得到成功应用。

自动铺丝技术是航空航天大型复合材料构件高质量成型制造的关键技术。长期以来，这项技术主要由美国、法国、西班牙等少数国家垄断，国内类似的研究起步较晚，目前还没有与国外技术水平同等且成熟的国产自动铺丝装备在实际生产中得到工程化应用的案例。此外，国内航空航天领域复合材料仍以手工铺放为主，而国外一直对中国采取“技术封锁”和设备禁运。因此，国内一系列航空航天复合材料构件的生产一直受制于人，无法满足现实需求，也难以形成产业优势。

正是在这种背景下，一直关注科技前沿动态的段玉刚教授团队，把握航空航天市场需求，敏锐地抓住这一课题，从2005年就开始了自动铺丝设备工艺及配套软件的研制工作，现已成为国内从事复合材料自动铺丝技术研究最早的团队之一，拥有自主知识产权近50项。该团队于2017年推出第一台国产商用自动铺丝机，目前已成功研制出具有自主知识产权的机器人式自动铺丝机、龙门机床式自动铺丝机／铺带机、铺缠一体机等系列产品及配套的软件系统。不仅如此，团队研发生产的自动铺丝装备也已迭代至第6代，有10余台处于工程化应用阶段，技术成熟度为国内最高，且生产的装备故障率低，同时配备自有软件，能兼容进口和国内主流厂家材料，竞争优势突出。

复材机器人式自动铺丝机