為了滿足日益增長的無人機市場需求，Mejzlik propeller在其定制的CFRP螺旋槳能力中增加了一條更高速率的壓縮成型線。

為了滿足對碳纖維復合材料無人機螺旋槳日益增長的需求，Mejzlik Propeller增加了壓縮成型能力，并采用了快固化環氧預浸料。該工藝將每個螺旋槳的固化周期時間縮短至7-10分鐘，而濕鋪疊或烤箱固化工藝為8-10小時。

隨著無人機(UAV-unmanned aerial vehicles )市場的增長和城市空中機動(UAM- urban air mobility )技術的不斷發展，對相關航空航天部件（包括螺旋槳）的高速生產需求日益增長，每架飛機通常有四個或更多的螺旋槳。

Mejzlik Propeller（捷克共和國布爾諾）是一家專門生產碳纖維增強聚合物(CFRP)無人機螺旋槳的制造商。預計未來無人機和無人駕駛汽車市場的需求都會增加，Mejzlik于2024年安裝了一條新的壓縮成型線，旨在大幅提高其產量以及零件生產的質量和一致性。

這是該公司技術的最新發展，但Mejzlik自1989年由托馬斯·梅茲利克（Tomas MejzlikSr.）創立以來一直在生產碳纖維增強塑料螺旋槳，梅茲利克最初是為了銷售模型飛機的螺旋槳而建立的。隨著無人機和無人機市場的發展，在Tomas Mejzlik Jr.和Jan Hruška的第二代領導下，該公司已轉向為商業和國防無人機客戶生產螺旋槳。

Mejzlik在捷克共和國的工廠提供從工程到系列零件制造和測試的服務。在后中心可以看到該公司的一臺新型電動壓力機。

如今，Mejzlik提供的服務包括設計、仿真和有限元分析(FEA-finite element analysis)；原型和批量生產；以及檢查和測試。該公司還與美國聯邦航空管理局(FAA)和歐盟航空安全局(EASA)合作進行額外測試。

Mejzlik目前使用傳統的濕鋪疊、烤箱固化或其較新的壓縮成型線(詳見下文)生產150種現成的設計，直徑從0.3米到2米不等。該公司還生產直徑達3米、重量輕至0.3克的定制螺旋槳。

技術負責人吉日·布克瓦爾德(Ji?íBukvald)解釋說：“許多客戶在系統的第一次迭代時就開始使用我們的現成產品，然后當他們意識到他們需要什么確切的參數時，他們就會回來，我們討論如何定制螺旋槳以滿足他們的特定需求。”。

他補充說，大多數客戶從訂購四到八個螺旋槳進行測試開始，最終增加到每月數百個。“無人機市場仍在發展?？蛻艨赡芤荒暧嗁?00個螺旋槳，幾年后就會增加到幾百個。”

該公司還與Maxon Motor(瑞士薩克森)和Plettenberg(德國鮑納塔爾)等合作伙伴一起幫助客戶開發完整的無人機推進系統。布克瓦爾德說：“我們的工作是螺旋槳，但我們正在與合作伙伴合作，為無人機制造商提供正確的組合和捆綁。”。

CFRP螺旋槳制造

在與客戶決定制造工藝之前，Mejzlik會協助螺旋槳設計和工程過程。為此，該公司使用標準的有限元分析軟件，并開發了自己的內部軟件，用于氣動聲學設計以及模擬和驗證各種性能指標，包括效率和推力。

布克瓦爾德補充道：“如果客戶給我們帶來了一種新的螺旋槳設計，我們能夠分析軟件中的數據，將其與現實世界中的其他螺旋槳進行比較，并最終選擇最佳解決方案。”。

隨著時間的推移，Mejzlik開發了三種用于制造螺旋槳的制造工藝：濕鋪疊、不用熱壓罐預浸料(OOA-out of autoclave)及其最新的壓縮成型技術。

步驟1對于Mejzlik的所有制造方法，干燥的碳纖維或預浸料首先在數字數控切割機上切割。

濕鋪疊

濕法疊層工藝，也稱為濕法層壓，是該公司最初的生產方法，經過多年的磨練。在此過程中，首先通過Zünd(瑞士Altstätten)數字數控切割機切割干碳纖維層。

這些模具是用液體環氧樹脂手工鋪設在上下半部分模具上的，這些模具是使用玻璃纖維/環氧樹脂內部建造的，并配有內部加熱系統。將半模組裝在一起，啟動內部加熱，然后使用Mejzlik開發的氣動壓機關閉模具。內部加熱使零件固化。

預浸料OOA

最近，該公司開發了用碳纖維/環氧預浸料制造螺旋槳的能力。預浸料層被切割，然后鋪在內部制造的碳纖維/環氧樹脂模具上。這些模具不具有內部加熱功能，但設計有專門的系統，用于在層壓板內產生壓力。疊層后，將真空袋施加到上半模和下半模上，將模具組裝在一起，然后將整個模具放入烤箱中，在真空、熱和壓力下固化零件。

烤箱和CFRP模具可以制造長達3米的更大螺旋槳。布克瓦爾德解釋說：“烤箱能夠固化比壓機更大的零件，我們使用碳纖維復合材料模具制造熱膨脹起重要作用的大型零件，而鋁或標準環氧樹脂模具則沒有意義。”。

內部模具制造

為了支持其制造業務，Mejzlik在內部制造各種專用模具，包括帶有內部加熱和/或真空系統的玻璃或碳纖維復合材料模具，以及用于壓縮機的鑄造硅膠預成型模具和鋁固化模具。

CFRP模具因其復雜性而面臨特殊挑戰。Mejzlik的復合材料工程師米哈爾·格倫特(Michal Grunt)解釋說：“我們的螺旋槳需要從四面八方進行成型，為了實現這一點，我們需要在模具上施加很大的力。”。這需要高達10毫米厚的復合材料上下模具，并用內部肋結構加固，以最大限度地提高剛度，避免最終零件的任何變形。

這些碳纖維增強塑料模具是通過專門的真空袋裝注入工藝制造的。格倫特說：“以這種厚度注入層壓板是一個挑戰，因為放熱的風險更高，你需要讓碳纖維的比例盡可能高，并使結構準各向同性，這樣在加熱時模具就不會變形。”。“我們為我們創造的所有這些工藝感到自豪。即使使用3米長的模具，我們也可以實現非常嚴格的公差，因為我們在固化和固化后有很多步驟來避免任何收縮。”

與濕鋪疊工藝相比，增加了用預浸料制造螺旋槳的能力，使其具有更高的一致性和可重復性，但即便如此，該公司仍面臨著更高產量的需求。

用于高速率制造的預浸料壓縮成型

因此，Mejzlik開發了其最新的制造方法，即經過約3年的開發，預浸料壓縮成型生產線于2024年1月上線。

布克瓦爾德說：“兩年前，沒有人每月需要幾百個道具?，F在，我們有客戶每月甚至每周需要幾百個，而且（有了新的生產線）我們能夠生產出來。”。

對于壓縮成型過程，格倫特解釋說有三個主要步驟：層壓、預成型件制備和固化。

首先，與濕鋪疊工藝一樣，預浸料層在Zünd數控切割機上切割（步驟1）。對于這些零件，Mejzlik使用了一種碳纖維預浸料，其配方為增韌、快速固化的環氧樹脂。格倫特說：“我們需要能夠非?？焖俚毓袒慵⒑苋菀椎貜臒崮＞咧忻撃?。”。

步驟2根據螺旋槳的設計，PMI泡沫芯在Mejzlik的機械車間加工。

Mejzlik所說的層壓步驟涉及為每個螺旋槳創建兩個預成型件—上半部分和下半部分，它們將在壓機中共同固結。根據特定的零件設計，將切割好的預浸料層鋪在CNC加工的PMI泡沫芯、翼梁和/或金屬軸承的頂部，用于連接輪轂或作為局部加強件，鋪在內部鑄造的硅膠模具上（步驟2）。格倫特解釋說：“我們需要制作預成型件，因為通常我們的工人一次會鋪設幾種同一類型的螺旋槳，所以我們不會立即固化每個零件。我們需要一個單獨的預成型模具，但棘手的是，我們還需要能夠輕松地將其提取出來，以便將其轉移到壓機中加熱的鋁模具中。在預浸料只能部分粘附的情況下，你可以使用的材料并不多。”硅膠被選為最佳選擇。

關于金屬復合材料的組合，格倫特補充道：“由于存在電偶腐蝕的風險，將金屬與碳纖維混合總是一件復雜的事情。我們選擇了航空航天級鋁等材料，并確保金屬經過適當的表面處理，使其與碳(纖維)絕緣，材料之間沒有電橋。”

步驟3預成型體被放置在硅膠模具上，并在真空下壓制。這些可以直接轉移到印刷機或儲存在冰箱中。

疊層后，將零件的兩半對齊，并在真空袋下將組裝好的預成型件卸壓，以確保所有層的固結，并確保所有空氣都被抽出（步驟3）。

從硅膠模具中取出后，螺旋槳在專用夾具的幫助下被壓入安裝在三臺Meccatronica(意大利Preganziol)電動壓力機之一上的鋁模具中，以確保預成型件在模具中的精確定位。壓力機的尺寸各不相同，能夠壓制0.7至1.1米長的零件。然后關閉壓機，在真空下在高溫高壓下固化零件（步驟4）。格倫特說：“我們通過兩步過程仔細控制模具的閉合，因為我們正在對環氧樹脂粘度下降的時間進行計時。鞏固層壓板并提取內部空氣真的很有效。”。

他補充說，該公司使用的模具是大約3年發展的結晶。“對于每個模具，我們都添加了一些東西或改進了一些東西，” 格倫特說。“最近，我們在模具本身增加了真空通道，以提高層壓板的質量。”

步驟4螺旋槳預成型件在壓機內裝入鋁模具，并在熱和壓力下固化。

固化要多長時間？格倫特解釋說，使用該公司使用的快速固化環氧基預浸料，3-4分鐘的固化周期是可能的，但Mejzlik通常在135°C的稍低溫度下在7-10分鐘內固化零件，以確保更高質量的視覺表面和更精確的尺寸，而在更高溫度、更短的固化周期下是可能的。他補充道：“相比之下，濕法層壓工藝的固化周期為8小時?？鞠涔袒枰?-10小時。通過注入，我們在24小時后脫模。”。

步驟5經過7-10分鐘的固化周期后，零件被脫模、冷卻和修整。

固化后，將固結的螺旋槳脫模（步驟5）。格倫特說：“我們能夠在零件仍處于高溫時對其進行脫模，因為環氧樹脂體系具有很高的玻璃化轉變溫度，所以我們在脫模時零件并不柔軟，形狀非常精確。”。

一旦脫模和冷卻，該零件就會在公司的內部機械車間進行修整，該車間有兩臺數控機床，分別由Kone?ný（捷克共和國博爾希策）和Haas Automation（美國加利福尼亞州奧克斯納德）提供，用于加工模具以及修整和鉆削螺旋槳。

步驟6Mejzlik能夠根據需要使用3D掃描儀、超聲成像或物理測試設備檢查零件。

該公司還擁有檢測設備，包括蔡司(德國Oberkachen)Atos 3D掃描儀和Dolphitech(挪威Gjøvik)Dolphicm2超聲成像系統。Bukvald解釋說：“光學3D掃描儀允許我們對零件的外部進行測量，對內部的超聲波系統進行測量。”。該公司還運營著幾個測試臺，用于進行過旋測試和測量其他性能參數（步驟6）。

最終確定? 螺旋槳可以單獨發送給客戶，也可以在交付前組裝在一起（步驟7）。

Mejzlik如何決定使用哪種技術為客戶制造螺旋槳？布克瓦爾德說：“濕層壓是我們的傳統，我們已經為這個過程制作了很多模具。我們今天仍然使用這個過程制作我們的大部分道具。”。“如果客戶需要的支撐物對于濕層壓模具來說太大，那么我們會使用其他技術，如預浸料壓縮成型和烤箱固化。在我看來，在不久的將來，我們的主要技術將是壓縮成型。我認為，隨著現有客戶需求的增長，我們將開始將其轉向壓縮成型，最終我們將用熱壓成型開始所有新客戶。”

步驟7最后的螺旋槳組裝在一起，以便安裝到飛機上。

致力于能力擴展、新認證

公司的下一步是什么？Mejzlik目前經營著三臺壓濾機，并計劃增加第四臺。Mejzlik目前的壓機每月可以生產2500個成品，每天輪班一班。

在制造過程中，Mejzlik目前每月生產2500個成品，并計劃很快增加一個額外的壓機。

為了支持不斷增長的UAM市場，Mejzlik還致力于航空航天制造業的AS9100認證，并最終獲得歐盟航空安全局(EASA)的設計組織批準(DOA- design organization approval )。布克瓦爾德說：“這一切都取決于市場如何發展，但我們努力做好準備。”。

該公司還繼續擴大其能力，開發新的模擬軟件、抗沖擊解決方案和防冰解決方案，以提高無人機螺旋槳的功能。布克瓦爾德說：“我們希望始終領先一步。”。

無人潛水器螺旋槳-輸液

雖然該公司通常只使用真空灌注來制造適合烤箱固化的CFRP模具，但布克瓦爾德補充說，Mejzlik也有特殊情況使用這種工藝自己制造螺旋槳。

例如，一位客戶要求為水下潛水器定制螺旋槳，該潛水器需要能夠在6公里的深度內生存。

Grunt解釋說：“在這些深度，螺旋槳上會施加非常高的壓力，真空注入是我們確保結構內沒有氣泡的最佳工藝。這非常重要。想象一下，如果你有一個螺旋槳，里面有氣泡，然后你把它放在這些高壓下—它可能會破裂。所以樹脂注入是一個可以用來確保這種情況不會發生的工藝。”

每學期的開學典禮是總結上學期成績，回顧上學期，對本學期的工作進行展開，新的學期新的開始。

為無人平臺（包括無人機和UAS/UAV）量身定制的螺旋槳具有可靠性、隱身性和適應性。

復合材料螺旋槳的排列。

Aerodine Composites（美國印第安納州印第安納波利斯）擴大了其用于無人機系統(UAS- unmanned aerial systems)和無人機(UAV-unmanned aerial vehicles)的復合螺旋槳能力，這些系統的設計具有精度、性能和國防級合規性。

Aerodine的螺旋槳旨在滿足現代無人駕駛航空不斷發展的需求，增強續航力、懸停穩定性、隱身性和有效載荷敏捷性。該公司報告稱，每個螺旋槳都經過空氣動力學優化，可在不同的任務剖面中實現升力、阻力、降噪和推力效率，包括懸停、巡航和混合用途操作。Aerodine螺旋槳由經過特殊表面處理的高強度復合材料制成，具有最佳的耐磨性、抗紫外線暴露性和耐腐蝕性，可實現長期可靠性。先進的翼型設計和尖端幾何形狀減少了聲學特征，提高了防御和監視任務的隱形性能。

所有螺旋槳均完全符合ITAR標準，并在美國使用可追溯的國內采購材料制造，這對國防部計劃和藍色無人機認證至關重要。Aerodine為客戶提供從原型到生產的支持，其可擴展的制造能力從一次性開發單元到每月2000多個單元不等。每個螺旋槳在交付時都已準備好飛行，具有精確的平衡、耐腐蝕涂層、靜電放電管理和可選的低可觀察性或定制飾面?？蛻暨€可以從Aerodine的全方位服務工程支持中受益，從逆向工程和構建到打印生產，再到特定任務的設計優化。

憑借在航空航天、國防、賽車運動、醫療和工業市場數十年的復合材料專業知識，Aerodine被定位為無人系統值得信賴的合作伙伴。該公司持有AS9100D、ISO 9001:2015和FAA Part 145認證，確保精度、可追溯性和操作可靠性。Aerodine表示，其適應性強的工程模型與客戶的工作流程無縫集成，而其可擴展的運營和敏捷的研發合作伙伴關系使其成為一個關鍵任務供應商，在那里故障是不可選擇的。

Aerodine Composites首席執行官(Craig McCarthy)表示：“我們的無人機/無人機螺旋槳體現了Aerodine的一切——密工程性能、國防級合規性和可擴展的美國制造。”。“在無人系統中，任務的成功取決于可靠性、隱身性和適應性。在數十年的復合材料卓越和值得信賴的合作伙伴關系的支持下，該產品提供了這三種性能。”

原文1. 《Prepreg compression molding supports higher-rate propeller manufacturing》 2025.5.30

2. 《Aerodine Composites expands composite propeller capabilities》2025.9.3

楊超凡