【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料制备，尤其是涉及一种碳纤维增强复合材料结构制备方法。
技术介绍
1、由于高比强度及比刚度，碳纤维增强复合材料在航天和航空工业中有极高的应用价值。但由于重量及空间的局限，大型碳纤维增强复合材料结构及其替换部件不能被大量地运出地球。因此，如何在月球基地、火星基地、空间站中就地制造碳纤维增强复合材料结构，特别是就地制造大型碳纤维增强复合材料结构，是一个亟需解决的重要问题。
2、碳纤维增强复合材料部件的传统制造工艺需要大型、笨重的设备，以及笨重、大小形状不同的多种模具，因此不能被大量地运出地球。而短纤维、连续碳纤维增强复合材料3d打印技术虽然不需要大型、笨重的模具，但是其制造的复合材料基体多为热塑性材料，力学性能较低且会在高温下软化。另外，使用热固性基体的连续碳纤维增强复合材料3d打印技术的方法，包括激光加热、热辐射加热等由外部热源对预浸料自外向内加热的方法则无法快速且均匀地固化预浸料。
3、因此，现有碳纤维增强复合材料制备技术无法在不需要大型设备的情况下，快速、简便、节能地在太空、月球、火星等空间恶劣环境中制造高性能的大型碳纤维增强复合材料空天结构。
技术实现思路
1、为克服相关技术中存在的问题，本专利技术提供一种碳纤维增强复合材料结构制备方法，用以解决相关技术中的缺陷。
2、根据本专利技术的第一方面，提供一种碳纤维增强复合材料结构制备方法，所述方法包括：
3、根据预设的复合材料结构中的其中一个结构段，将第一夹头和第二
4、使用所述第一夹头将所述第二夹头引出的碳纤维束预浸料的一端固定在所述第一位置；
5、将所述第二夹头从所述第一位置移动至所述结构段另一端的第二位置，同时牵引所述碳纤维束预浸料铺放并施加张力；
6、使用所述第二夹头将所述碳纤维束预浸料的另一端固定在所述第二位置，拉紧、拉直所述碳纤维束预浸料；
7、通过所述第一夹头和所述第二夹头对所述碳纤维束预浸料进行通电，使所述碳纤维束预浸料自加热固化；
8、松开所述第一夹头和所述第二夹头，完成所述结构段的制备；
9、重复上述步骤，依次完成所述复合材料结构所有结构段的制备。
10、优选地，所述第一夹头和所述第二夹头分别连接电源正负极，具体为：
11、所述第一夹头连接电源正极，所述第二夹头连接电源负极；或
12、所述第一夹头连接电源负极，所述第二夹头连接电源正极。
13、优选地，所述第一夹头和所述第二夹头设置在同一个机械臂上，所述第一夹头和所述第二夹头之间设有可使所述第一夹头和所述第二夹头沿所述碳纤维束预浸料方向相对移动的伸缩机构。
14、优选地，所述第一夹头和所述第二夹头分设在两个不同的机械臂上。
15、优选地，所述机械臂内设置有控制装置，所述控制装置用于控制所述机械臂的运动轨迹，以实现不同构型的复合材料结构的制备。
16、优选地，所述第二夹头还配有可切断所述碳纤维束预浸料的部件。
17、优选地，所述方法还包括：
18、在所述结构段制备完成后，通过所述第一夹头和所述第二夹头在所述结构段上重复铺放所述碳纤维束预浸料并通电加热固化，以加固、加粗所述结构段。
19、优选地，所述通过所述第一夹头和所述第二夹头在所述结构段上重复铺放所述碳纤维束预浸料，具体还包括：
20、在将所述第二夹头从所述第一位置移动至所述第二位置的过程中，同时控制所述第二夹头围绕所述结构段旋转，以使所述第二夹头铺放的所述碳纤维束预浸料缠绕在所述结构段上。
21、优选地，所述方法还包括：
22、通过所述第一夹头和所述第二夹头在已有复合材料结构上铺放所述碳纤维束预浸料并通电加热固化，以加固或修复所述已有复合材料结构。
23、优选地，所述通过所述第一夹头和所述第二夹头对所述碳纤维束预浸料进行通电，使所述碳纤维束预浸料自加热固化，具体包括：
24、通过所述第一夹头和所述第二夹头对所述碳纤维束预浸料进行通电，使所述碳纤维束预浸料控制在20至30秒内均匀升温至约120℃至180℃，并控制在0.5至2分钟内使所述碳纤维束预浸料达到100％的固化度。
25、优选地，所述通过所述第一夹头和所述第二夹头对所述碳纤维束预浸料进行通电，使所述碳纤维束预浸料自加热固化，还包括：
26、通过热电偶或热成像仪监测预所述碳纤维束预浸料的温度，并通过反馈电路实现设定温度的自动控制。
27、本专利技术公开了一种碳纤维增强复合材料结构制备方法和机械臂，可以结合机械臂夹头引导、定位、张紧碳纤维束预浸料及对碳纤维通电均匀加热，快速、就位固化碳纤维束预浸料，实现大型碳纤维增强聚合物复合材料结构的制造。本专利技术提出的碳纤维增强复合材料结构制备方法可以在空间恶劣温度环境下，使用碳纤维和聚合物树脂等原料，快速、简便、低耗能地就地、就位制造力学性能高的大型碳纤维增强复合材料结构，能够解决太空飞行器结构、月球与火星基地建设大型结构的制造及修复的需求。
28、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术。
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1.一种碳纤维增强复合材料结构制备方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一夹头(1)和所述第二夹头(2)分别连接电源正负极，具体为：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一夹头(1)和所述第二夹头(2)设置在同一个机械臂上，所述第一夹头(1)和所述第二夹头(2)之间设有可使所述第一夹头(1)和所述第二夹头(2)沿所述碳纤维束预浸料方向相对移动的伸缩机构。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一夹头(1)和所述第二夹头(2)分设在两个不同的机械臂上。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述机械臂内设置有控制装置，所述控制装置用于控制所述机械臂的运动轨迹，以实现不同构型的复合材料结构的制备。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二夹头(2)还配有可切断所述碳纤维束预浸料的部件。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述通过所述第一夹头(1)和所述
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述第一夹头(1)和所述第二夹头(2)对所述碳纤维束预浸料进行通电，使所述碳纤维束预浸料自加热固化，具体包括：
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述第一夹头(1)和所述第二夹头(2)对所述碳纤维束预浸料进行通电，使所述碳纤维束预浸料自加热固化，还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种碳纤维增强复合材料结构制备方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一夹头(1)和所述第二夹头(2)分别连接电源正负极，具体为：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一夹头(1)和所述第二夹头(2)设置在同一个机械臂上，所述第一夹头(1)和所述第二夹头(2)之间设有可使所述第一夹头(1)和所述第二夹头(2)沿所述碳纤维束预浸料方向相对移动的伸缩机构。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一夹头(1)和所述第二夹头(2)分设在两个不同的机械臂上。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述机械臂内设置有控制装置，所述控制装置用于控制所述机械臂的运动轨迹，以实现不同构型的复合材料结构的制备。
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘家龙，江大志，刘仁杰，王健，陈文多，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：
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