热塑性碳纤维增强复合材料（CFRP）凭借其可重复加工、高韧性及环境友好性，在航空航天、汽车制造和新能源领域展现出广阔的应用前景。相较于传统热固性CFRP，热塑性基体树脂在成型过程中无需固化反应，可通过加热实现多次塑形，这一特性不仅简化了工艺流程，还为复杂结构件的快速制造提供了新思路。近年来，随着材料科学和智能制造技术的突破，热塑性CFRP成型技术正经历从传统工艺向高效化、精准化方向的转型，其技术演进可分为三个阶段：基础工艺优化、数字化工艺集成以及前沿交叉技术探索。
在基础工艺优化阶段，自动铺放技术（ATP/AFP）通过引入机器人控制系统，实现了纤维带或预浸料的精准定位与连续铺叠。该技术结合红外加热或激光加热方式，可在铺放过程中实时控制树脂熔融状态，有效解决了热塑性材料加工窗口窄的问题。模压成型工艺则通过优化模具温度场分布和压力控制系统，显著缩短了成型周期。例如，采用分段控温技术的模压设备，可将大型构件的成型时间从数小时压缩至30分钟以内。注塑成型领域，微发泡注塑与纤维定向技术的结合，使热塑性CFRP在保持力学性能的同时，实现了10%-20%的重量减轻。这些工艺改进不仅提升了生产效率，还推动了热塑性复合材料在批量生产中的应用。
当前研究重点已转向数字化工艺集成阶段，其中3D打印技术成为突破传统制造局限的关键手段。熔融沉积成型（FDM）通过改进挤出头设计，可实现连续碳纤维与热塑性树脂的共挤出，制备出纤维体积含量超过50%的高性能构件。激光辅助增材制造（LAM）则利用高能激光束局部熔化粉床或丝材，在微观尺度上实现纤维-基体的界面优化，其制品层间剪切强度较传统工艺提升30%以上。在工艺监控方面，机器视觉与深度学习算法的结合，使成型过程中的缺陷检测从离线抽检转向实时在线控制。某研究团队开发的基于卷积神经网络的缺陷识别系统，可对铺放过程中的褶皱、孔隙等缺陷进行亚毫米级定位，检测准确率达98.7%。
前沿交叉技术探索正推动热塑性CFRP成型进入全新维度。超声波焊接与感应焊接技术的引入，解决了热塑性复合材料连接难题。通过优化焊接参数，可在1-5秒内实现界面熔合，接头强度达到母材的85%以上。在材料改性方面，纳米增强技术通过引入石墨烯、碳纳米管等填料，在基体中构建三维导热网络，使热塑性CFRP的热导率提升至5W/(m·K)，同时保持其电绝缘特性。原位聚合工艺则将树脂合成与成型过程同步进行，通过控制反应动力学，可在纤维表面形成梯度界面层，显著提升层间韧性。
循环经济理念催生的回收再利用技术，为热塑性CFRP的可持续发展提供了解决方案。化学解聚技术通过选择性地断裂树脂分子链，可实现90%以上的纤维回收率，回收纤维经表面处理后，其拉伸强度保持率超过80%。物理粉碎与热压成型结合的短流程再生工艺，已成功应用于汽车电池箱体等次承力构件的制造。
尽管取得显著进展，热塑性CFRP成型仍面临多重挑战。超薄壁构件的成型易产生翘曲变形，需结合多物理场耦合模拟与闭环控制技术；超高温树脂体系（如PEEK）的加工设备国产化率不足，依赖进口导致成本高企；多材料复合结构的界面兼容性问题，亟待建立统一的性能评价标准。未来研究将聚焦于四个方向：其一，开发基于数字孪生的智能成型系统，实现工艺参数的实时优化；其二，探索生物基热塑性树脂的应用，降低对石化资源的依赖；其三，突破4D打印技术，赋予材料形状记忆与自修复功能；其四，构建覆盖材料-设计-制造-回收的全生命周期数据平台，推动产业链协同创新。
热塑性CFRP成型技术的每一次突破，都深刻影响着复合材料产业的发展轨迹。从手工铺叠到智能工厂，从单一结构到多功能集成，技术演进始终围绕着提高效率、增强性能、降低环境负荷的核心目标。随着人工智能、物联网等技术的深度融合，热塑性复合材料必将在新一代交通工具、可再生能源装备等领域发挥不可替代的作用，为制造业转型升级注入强劲动力。
