CF/PEEK複合材料向け統合製造・接合技術により大型宇宙構造物の軌道上建設を可能に (New Integrated Fabrication and Joining Technique for CF/PEEK Composites Enables On-Orbit Construction of Large Space Structures)

2026-05-22 中国科学院(CAS)

中国科学院瀋陽自動化研究所(SIA)の研究チームは、炭素繊維強化PEEK複合材(CF/PEEK)を用いた宇宙構造物向けの新しい製造・接合技術を開発した。超大型宇宙発電所や巨大アンテナなどは、ロケット搭載サイズの制約から地上製造では対応困難であり、軌道上建設技術が重要視されている。研究では、熱可塑性CF/PEEKプリプレグを連続引抜成形(プルトルージョン)して中空チューブを形成し、さらに高透過PEEK製3Dプリント接続部材とレーザー透過溶接を組み合わせることで、高強度・軽量・高信頼性の接合を実現した。接着剤の劣化や機械締結による重量増加といった従来法の課題を克服し、宇宙環境で必要な荷重性能を確保した点が特徴である。研究チームは、この技術を用いてパラボラアンテナトラスの縮小試作機を製作し、材料成形から接合・組立までの一連工程を実証した。本成果は、大規模宇宙構造物の自動軌道上建設を支える基盤技術として期待される。

CF/PEEK複合材料向け統合製造・接合技術により大型宇宙構造物の軌道上建設を可能に (New Integrated Fabrication and Joining Technique for CF/PEEK Composites Enables On-Orbit Construction of Large Space Structures)
Schematic Diagram of On-Orbit Construction of Large-Scale Space Antennas (Image by SIA)

<関連情報>

宇宙空間における大型構造物の軌道上構築のための複合材ユニットの製造および接合 Manufacturing and Joining of Composite Units for On-Orbit Construction of Large Structures in Space

Yuxin Li, Haitao Luo https://orcid.org/0000-0001-8865-6466, Mingqiang Huang, and Qingge Li
Space:Science & Technology  Published:3 Apr 2026
DOI:https://doi.org/10.34133/space.0333

Abstract

On-orbit construction eliminates the need to withstand the harsh mechanical environment during the launch phase and is not constrained by the size limitations of a launch vehicle’s fairing. This approach effectively reduces the structural weight of spacecraft and enables the construction of space facilities on scales ranging from hundreds to even thousands of kilometers. Truss-type structures are the primary support structures for large-scale space bodies. Therefore, the 2 key technologies in on-orbit construction are the fabrication of large structural units and the connection between these units. This paper proposes the use of carbon fiber/polyetheretherketone (CF/PEEK) composite prepreg tapes to manufacture composite tubular units through the pultrusion process. The influence of temperature and speed on the mechanical properties of the pultruded tubular units was studied. Additionally, it proposes using 3-dimensionally printed translucent PEEK joints to connect the tubular units, reinforced by laser transmission welding. The effects of welding temperature and speed on the weld strength were analyzed, and the microstructural characteristics of the weld were observed at a microscopic scale. Finally, a parabolic antenna framework was fabricated by cutting CF/PEEK composite tubular units into different lengths, verifying the feasibility of this method for on-orbit construction. This paper offers a valuable technical reference for the advancement of on-orbit construction technology.

0301機体システム
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