美國國防部高級研究計劃局(DARPA)在推進複合材料技術發展方麵有著悠久的傳統和曆史，其承擔研究的項目中包括用於推進係統的“經濟可承受性複合材料”(Affordable Composites for Propulsion)，“非熱壓罐工藝成型材料”(Out of Autoclave Materials)等，這些項目的研究使得5320-1係列預浸料在國防工業中取得了廣泛應用。此外，DARPA近期還承擔了TRUST項目，研究複合材料一級結構的粘結。

 

       DARPA的“原料剪裁與成形”(TFF)計劃於2015年推出，旨在實現重量小於20磅（9.07千克）的複合材料部件的快速、低成本和靈活製造。在大型複合材料部件的使用上，例如，利用自動纖維鋪放和自動帶層疊等工藝製造大尺寸、強化蒙皮部件，複合材料已經展現出了與金屬材料相比更好的適用性。不過，在典型的戰術軍用飛機結構中，構成整個機身結構的大約80%的部件重量不到20磅（9.07千克）。而這其中絕大多數零件都是由金屬製成的，因為複合材料隻能在重量超過20磅（9.07千克）的主要防禦部件中，相較於金屬材料取得明顯的優勢。

       為了解決這個問題，TFF項目中正在開發一種用於成形的可定製通用原料(TuFF)——一種使用傳統聚丙烯腈(PAN)基碳纖維裁剪成特定長度的材料(.終該計劃希望使用瀝青基碳纖維)以及高度對齊的不連續纖維，這些纖維可以訂製長度、表麵改性、基體，並可以與其他材料的相結合，通過衝壓等快速工藝實現類似金屬板材的成形性。TuFF子項目由特拉華大學領導實施。

 

       成形工藝比較

       TuFF的並行製造是由波音公司領導的成形子項目，名為“RApid高性能成型”(RAPM)。RAPM的合作夥伴不僅包括航空航天領域的公司，還包括材料供應商索爾維複合材料公司(比利時)和熱塑性複合材料結構..ATC製造技術公司，以及更多經常與汽車和工業市場相關的公司，如西格裏碳素公司(SGL Carbon，德國)和像素化的溫度控製..表麵生成公司(Surface Generation，英國)，該公司已經提供了自動化成型係統，可用於壓製成型的筆記本電腦用部件以及注塑成型塑料和一係列複合材料零部件。

 

        TuFF和RAPM共展示了14項研究成果-包括對新材料的材料性能測試以及針對一係列具有挑戰性的零部件的成形演示驗證。後者能夠對材料和工藝進行直觀的比較，不僅包括熱塑性複合材料成形和熱固性複合材料樹脂傳遞模塑(RTM)，還包括從汽車工業中常用的高壓RTM(HP-RTM)開發類似於奧迪和福伊特複合材料中經常使用的低壓超級RTM工藝。還開發了使用彈簧加壓框架固定2D增強件以防止在3D形狀預成形/模製期間出現褶皺和其他缺陷的工藝。所有工藝的生產循環周期基準經過測試均不到30分鍾。一些采用熱塑性複合材料衝壓製成的零件可實現低至5分鍾的生產循環周期。

        表麵生成公司的自動模塑結構單元

        RAPM還評估了表麵生成公司具有自主知識產權的PtFS係統，該係統適用於各種近淨形和淨形航空航天熱固性和熱塑性複合材料加工應用。可模塊化處理預浸料、有機片和幹纖維，其中後者用於樹脂灌注。

         中期研究結果在波音公司的Steven Shewchuk撰寫的“柔性複合材料製造工作單元的可擴展動態控製架構的開發”中有詳細介紹。

表麵生成公司為RAPM團隊提供了一個完全集成的定製PtFS夾板、工具和模塑工作單元，能夠生產.大可達0.9米×0.9米的複合材料部件。工作單元可以在幾分鍾內重新配置以生產不同的部件，並已經過多種配置的測試，包括真空、樹脂灌注、熱固性和熱塑性複合材料壓力固化成形。該係統具有廣泛而重要的零件加工數據積累，同時也具有等溫混合和循環加工的能力。