目前，應(yīng)用在自動(dòng)纖維鋪放中的熱源主要有激光熱源、紅外線熱源和高溫氣體熱源3種。選擇熱源時(shí)，針對(duì)不同的加工原料及結(jié)合具體的應(yīng)用場(chǎng)合，需對(duì)所選熱源的加熱溫度（或加熱功率），可連續(xù)加熱時(shí)間，加熱溫度是否可控及熱源自身的價(jià)格、質(zhì)量、體積、熱利用率等方面進(jìn)行綜合考慮。首先，設(shè)置預(yù)加熱區(qū)，可顯著縮短主加熱所需時(shí)間，提高纖維鋪放速率，同時(shí)，可避免鋪層嚙合點(diǎn)處溫度梯度變化過大而引起過多的殘余應(yīng)力。預(yù)加熱時(shí)，為保持基體材料原有的物理化學(xué)性質(zhì)及最大限度提高鋪放速率，預(yù)加熱溫度通常應(yīng)略低于基體材料玻璃轉(zhuǎn)化溫度，因此，預(yù)加熱熱源的加熱溫度選擇應(yīng)略高于基體材料玻璃轉(zhuǎn)化溫度。

在主加熱區(qū)，基體材料的安全加熱溫度通常應(yīng)低于基體材料的退化溫度，為使基體材料充分熔融，主加熱區(qū)的溫度又應(yīng)高于基體材料的玻璃轉(zhuǎn)化溫度，同時(shí)，考慮鋪放效率，選擇主加熱區(qū)熱源的加熱溫度略高于基體材料退化溫度是較為合理的。其次，熱源使用場(chǎng)所空間的大小及安裝的難易程度，在熱源選擇過程中也需要充分的考慮。

目前，無論是工業(yè)上使用的預(yù)浸絲或預(yù)浸帶，其厚度都小于長(zhǎng)度或?qū)挾鹊?/10，因此，國(guó)外研究人員在進(jìn)行纖維鋪放加熱模型建立時(shí)，通常根據(jù)熱力學(xué)第一定律，考慮熱量傳遞方向，建立一維或二維的熱傳遞模型。同時(shí)，根據(jù)熱源的不同，鋪放設(shè)備及周圍的實(shí)際環(huán)境，確定相應(yīng)的熱傳遞方式，建立熱傳遞模型的邊界條件。鑒于熱傳遞模型及其邊界條件的復(fù)雜性，多數(shù)情況采用有限元的方式對(duì)模型進(jìn)行數(shù)值求解，來研究不同時(shí)刻、溫度在纖維束中不同位置的分布情況以及時(shí)間、溫度、位置三者之間的關(guān)系，然后與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，分析所建模型的合理性，同時(shí)對(duì)所建模型進(jìn)行合理修正。

自動(dòng)纖維鋪放過程中，在加熱溫度、加熱熱源、加熱模型三者確立之后，可以通過計(jì)算加熱時(shí)間確定的鋪放速率理論值范圍，指導(dǎo)實(shí)際鋪放過程鋪放參數(shù)的設(shè)定。

冷卻工藝研究
       用于自動(dòng)纖維鋪放的碳纖維單向增強(qiáng)樹脂基預(yù)浸絲或預(yù)浸帶，其基體材料通常為半結(jié)晶聚合物。在這類聚合物兼有無定形聚合物和結(jié)晶聚合物的優(yōu)點(diǎn)，其使用溫度、抗蠕變性、硬度和強(qiáng)度主要受結(jié)晶度的影響，隨結(jié)晶度的增大而增大，但結(jié)晶度過高，又會(huì)使聚合物變脆。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需嚴(yán)格控制半結(jié)晶聚合物成品的結(jié)晶度來保證產(chǎn)品質(zhì)量。在纖維鋪放過程，通常會(huì)設(shè)置特定的冷卻區(qū)對(duì)熔合后的鋪層進(jìn)行冷卻以完成其最終的結(jié)晶固化，而不是讓其在室溫條件下自然冷卻。
       對(duì)于半結(jié)晶聚合物，結(jié)晶速率是材料結(jié)晶程度和結(jié)晶狀態(tài)的顯著影響因素，而冷卻速率及冷卻時(shí)間決定了結(jié)晶速率。因此，在纖維鋪放過程中，只要嚴(yán)格控制這個(gè)參數(shù)，就可保證最終的產(chǎn)品品質(zhì)。而合理的冷卻速率主要是通過大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的。首先，基體材料性能最優(yōu)時(shí)所對(duì)應(yīng)的結(jié)晶度值的范圍可從材料制造廠商處得到；其次，設(shè)定具體的冷卻條件（等溫冷卻或以一定的冷卻速率冷卻），通過試驗(yàn)確定在此條件下的基體材料的結(jié)晶速率，結(jié)晶速率的測(cè)定方法通常有膨脹計(jì)法、光學(xué)解偏振法、DSC 法、熱臺(tái)偏光顯微鏡法、小角激光光散射法等 ；最后，通過仿真軟件，可計(jì)算出在此冷卻速率下達(dá)到要求結(jié)晶度所需的時(shí)間，即在纖維鋪放過程中，鋪層需在特殊冷卻區(qū)所停留的時(shí)間。

建立基體材料冷卻模型涉及傳熱學(xué)與結(jié)晶動(dòng)力學(xué)2 個(gè)學(xué)科的知識(shí)。冷卻模型的建立是將結(jié)晶動(dòng)力學(xué)模型與能量模型相耦合，通過設(shè)定溫度、材料的密度、黏度、熱傳導(dǎo)率、熱熔等物理參數(shù)，同時(shí)設(shè)定符合實(shí)際情況的邊界條件，利用現(xiàn)有的多物理場(chǎng)仿真軟件（如COMSOL）得到達(dá)到某一結(jié)晶度的條件下冷卻速率與冷卻時(shí)間之間的關(guān)系。冷卻模型建立的關(guān)鍵是結(jié)晶動(dòng)力學(xué)模型的選擇，國(guó)外學(xué)者已經(jīng)對(duì)基于Avrami 方程的模型，基于Tobin 方程的模型及Ozawa模型進(jìn)行了較為深入的研究。

在計(jì)算得到冷卻時(shí)間后，可以確定在這一區(qū)域合理鋪放速率理論值的范圍，但纖維鋪放過程中，鋪放速率只能是一個(gè)值，當(dāng)由加熱時(shí)間所計(jì)算的鋪放速率與由冷卻時(shí)間所計(jì)算的鋪放速率不能協(xié)調(diào)一致時(shí)，可以通過調(diào)整加熱區(qū)間的長(zhǎng)度或特定冷卻區(qū)間的長(zhǎng)度來達(dá)到二者速率的一致。