近年来，无人驾驶飞机（无人机）在从农业等工业用途，基础设施检查和灾难调查到娱乐用途的广泛领域中得到了广泛的应用。有多种类型的无人机，但主流是具有四个或更多旋翼以控制运动和高度的多旋翼飞机。多直升机机身必须既轻便以增加有效载荷，又必须具有高刚度以支撑推力。
尽管结构易于制造，但是必须考虑某些问题，例如由于多个零件的接合而导致重量增加以及由于材料形状而对车身结构造成的限制。
为了实现轻便和功能性，采用三维CFRP成型制造机身非常理想。通过优化材料布置，可以消除一定数量的不必要材料，并且可以使纤维定向以利用相对于载荷的各向异性。
通过优化的拓扑结构优化机身结构
协作团队以现有机身为基础，设计了要分析的上半部的初始形状。现有的机身设计虽然有边缘，但他们在考虑到成型件的可加工性的同时，重新设计了光滑，连续的曲面和足够的拔模角。中心是平坦的，可容纳GPS接收器天线。
现有的机体由大约1.5毫米厚的ABS树脂制成，并具有完全封闭的袋状单体壳结构。因此，将壳用作分析模型，其厚度为2 mm，用于设计范围计算。由于碳纤维将放置在GPS天线周围的平坦区域上，因此该区域未包含在设计范围内。机身由机身的上半部分和下半部分组成，它们通过多个接头和螺钉连接。通过链接螺钉位置元素来模拟紧固状态。
边界条件和拓扑优化结果构
在飞行过程中悬停在空中时，机身会承受各种难以测量或估计的力。在该项目中，作为不使用实际条件的模型案例，该团队固定了将要附加负载的基座，并为在四个角上施加到手臂尖端的六个不同负载/扭矩变化创建了条件（负载案例），转子所在的位置。然后，确定在六个不同载荷情况下产生高刚度的形状。这里提到的分析结果是优化结果，严格地针对特定的模型情况，并且不能普遍应用于实际机器。
考虑了所有六个载荷工况的优化结果导致形状完全被相对均匀的网格图案覆盖。设置多个边界条件可能会导致结果具有潜在的高通用性。该分析的结果是有限元网格数据，不能用作CAD数据。因此，根据结果重建了改进的机身形状
制作方法：TFP方法构
量身定制的纤维铺放
是用于制造瓶坯的方法之一，
其中将一束连续的长碳纤维缝制到基布上。
RAMPF Composite Solutions解释了量身定制的光纤放置
尽管该方法已在飞机零件等应用中得到实际应用，但在日本几乎没有商业化的案例，并且可以通过尽早建立该技术来期待未来的业务发展。在这项研究中，通过使用这种方法根据优化结果布置CF来增强飞机的性能，同时又不失各向异性。
由于预成型件是以平面形式制造的，因此必须以这样的方式设计预成型件，使其在成型后呈现的形状是平坦且未折叠的，以便在成型过程中可以在模具内重建3D形状。
为了生产TFP瓶胚，为绣花机创建了数据，定义了放置CF束的路径。
为了连续供应和固定CF，必须在单个行程中跟踪所有路径。由于TFP需要配备特殊的绣花机来供应CF，因此生产被外包给拥有合适设备的两家公司：Tajima Industries和Kajirene。底部使用玻璃纤维布，沿TFP路径缝制了3毫米宽的CF。CF绑带通过白色绣花线固定到位。
VaRTM CFRP成型构
VaRTM是一种树脂传递模塑（RTM）技术，其中使用模具进行塑形，并在液体树脂的浸渍过程中施加真空压力抽吸。将预成型件放置在单面铝模具（机身外表面的凹模）中，并用装袋材料密封。使用真空抽吸来辅助热固性树脂的浸渍，然后将其在高压釜中固化。个原型由于预成型件的尺寸略大而具有锯齿状纤维。为了解决这个问题，在第二个原型的设计阶段，通过更改瓶坯中心平面偏离机身表面的值来调整尺寸。
个原型存在质量问题，包括树脂在碳纤维中的浸渍不充分，以及CF束中残留的空隙和空隙。在真空包装，浸渍和高压灭菌过程中，以下策略可解决这些问题：改变玻璃布切割技术；降低树脂粘度；反转预成型坯固定在其中的模具侧；并改变浸渍技术。
结果，浸渍到玻璃布中更好，但是CF束的表面和内部有更多的空隙。
需要进一步研究以提高模制零件的质量。进行了使飞机飞行并评估其实用性的实验。一名飞行员测试了机动性。由于转向时的响应性比ABS树脂飞机要好，因此结果令人满意。
结合拓扑优化和CFRP材料，有望提供兼具轻量化和高刚性的高性能结构部件。这项研究证实，通过在多旋翼机体上使用TFP预成型件，可以将优化的结构形成为三维CFRP。将来，通过积累瓶坯设计和CFRP成型方法方面的知识，可以期望从航空航天领域开始将其广泛应用于各种产品。
