董嫣然，谭跃刚，张 帆，张 俊

(武汉理工大学 机电工程学院，湖北 武汉 430070)

碳纤维材料具有质轻高强、内柔外刚、耐高温、耐腐蚀等诸多优良特性，被广泛应用于航空航天、国防军工、汽车电子及化工医疗等各大尖端科学领域[1-3]。3D打印技术是一种快速成型技术，以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体。该技术极大地缩短了产品的研制周期，提高了生产效率，是先进制造技术的重要组成部分[4-5]。将碳纤维材料与3D 打印技术相结合，能够同时发挥碳纤维材料的优良特性和3D打印技术成型方式的优势，解决了碳纤维复合材料成型工艺繁琐、零件结构受限等问题[6-9]。

碳纤维复合材料3D打印通过基体材料从熔化到凝固自然粘结，在没有外界压力作用下，相邻层之间出现无法紧密粘连，难以成型的情况，极大地降低了打印件的强度、刚度和致密性。针对增强成型件致密性提高力学性能这类问题，施加压力被广泛使用。一种自动铺丝技术设计了施压装置，利用施压气缸和压辊对碳纤维丝束施加压力以适应不同的铺放表面。一种碳纤维展纤碾压装置，在导纱辊碾压作用下对碳纤维丝束进行展纤，使碳纤维丝束变得更轻薄[10]。一种应用机器人自动铺丝技术，通过分析铺放过程中铺放压力、覆盖完整性以及铺放平整性对轨迹规划的要求，确定合适的铺放压力以达到最佳效果[11]。综上所述，传统纤维铺放成型过程中压辊起到增强机械性能的作用，但由于3D打印叠加成型的特性以及打印轨迹的自由性与复杂性，要求压力装置能够识别路径轨迹，实时跟踪轨迹变化，以保证压力实施的准确性。……