復合材料縫合技術的研究進展

王顯峰， 高天成， 肖 軍

(南京航空航天大學 材料科學與技術學院， 江蘇 南京 210016)

先進復合材料因其有良好的耐蝕性、抗疲勞特性、較高的比強度及比模量，在航空航天、新能源、汽車等領域得到了廣泛應用[1]。復合材料縫合技術是指采用縫合線使多層織物連接成準三維立體織物，或使分離的多塊織物連接成整體結構的技術[2]，該技術在復合材料領域的研發應用已有二三十年。層合復合材料具有很高的面內力學性能，但層間斷裂韌性差，沖擊損傷容限低，影響了其應用范圍。復合材料縫合技術可在厚度方向引入纖維，極大改善復合材料的層間損傷容限[3]。另外，縫合技術的整體結構特性，可用于縫紉大型制件以及形狀復雜、曲率較大的異形件；還可通過設計，將分散的平面材料組成各種無需螺接、鉚接的整體結構材料進行縫合，大大減輕了結構件的質量[4]?？p合后的預制件通過樹脂傳遞模塑成形(RTM)等完成樹脂浸漬及固化[5]，得到大型的整體結構縫合復合材料。

本文對復合材料縫合技術的研究進展進行了系統敘述，介紹了復合材料的不同縫合方式、縫合參數、縫合對材料力學性能的影響以及縫合設備與應用，并就當前的研究現狀作出總結與展望，以期復合材料縫合技術得到更好的發展，進一步提升復合材料構件的生產效率，實現復合材料構件的低成本高效益制造。

1 縫合方式

隨著縫合技術的發展和被縫合件的多復雜性要求，國內外專家學者提出了多種縫合方式。目前，被廣為使用的縫合方式有：鎖式縫合、改進的鎖式縫合、鏈式縫合、Tufting縫合、暗縫和雙針縫合，每種縫合方式都有各自的優缺點和適用范圍[6]?？p合方式按照縫合手段還可分為：雙邊縫合和單邊縫合，其中鎖式縫合、改進的鎖式縫合和鏈式縫合都屬于雙邊縫合，Tufting縫合、暗縫和雙針縫合都屬于單邊縫合。雙邊縫合就是從被縫合件的雙面進行縫合，其原理與普通的家用縫紉機相似，引線針位于被縫合件的上側，勾線針位于被縫合件的下側，引線針穿過復合材料送線，勾線針鉤住縫合線形成線圈互鎖。單邊縫合的引線針和勾線針都位于被縫合件的上側，由1根縫合線穿過復合材料再形成互鎖線圈。傳統的雙邊縫合技術由于需要在兩側安置裝備，易受平臺限制，比如縫合曲面復雜的結構件時，在底部放置勾線針機構比較麻煩。單邊縫合與之相比，則具有更高的靈活性和適應性[7]。幾種縫合方式原理如圖1所示。

圖1 縫合原理示意圖Fig.1 Schematic diagram of stitching. (a)Lock stitching；(b)Improved lock stitching；(c)Chain stitching; (d)Tufting stitching; (e)Invisible stitching; (f)Double needle stitching

鎖式縫合是面線和底線通過兩側的針桿機構形成2個線圈，互鎖成結，縫合線不易被拆散。鎖式縫合的不足之處在于形成的結點在被縫合件的中間，對于復合材料來說，結點處易產生應力集中點，對復合材料的性能影響很大，因此，鎖式縫合很少應用到復合材料中來，必須加以改進。

改進的鎖式縫合方式形成的結點在被縫合件的表面，復合材料厚度方向的縫線是沒有結點的，并且是一條直線，應力集中小，對纖維的損傷也較小，從受力角度來說這是最好的，有利于復合材料層間強力的提升，使復合材料具有更高的損傷容限。

鏈式縫合的縫線軌跡類似于針織，比較復雜，縫合線在預制件反面多次繞曲，此時也可將引線針桿和勾線針桿放置在同一側，即單邊縫合。單邊鏈式縫合采用彎針縫合，彎針在被縫合件內反復穿透使縫合線繞套成結，單邊鏈式縫合適用于比較薄且曲率復雜的預制體，縫合厚度一般在10 mm左右。

Tufting縫合與傳統的雙邊縫合相比，只需要引線針在單邊進行縫合，縫合的靈活性和適應性較大，可縫合平板、曲面、回轉體等，受預制體的芯模形狀影響較小[8]。引線針將縫合線沿著纖維層厚度方向插入預制體，縫合線利用與預制體內纖維或支撐材料的摩擦力留在預制體內，所以縫合線上的張力很小?？p合線可穿過或部分穿過預制體，也可與預制體表面成一定的角度。Tufting縫合適用于較厚的預制件，通常厚度可達30 mm。

暗縫適合于比較厚的預制件，利用彎針不斷地在預制件內穿透，帶動縫合線運動，縫合線被埋在預制件內，從底側是看不到縫合線的。暗縫對于彎針和鎖線裝置的配合較為嚴格，取代傳統的雙邊縫合，將旋梭和彎針放在預制件的同一側，靈活性較高[9]。

雙針縫合是1根縫合線在引線針的帶領運動下，通過勾線針的配合形成線圈互鎖，所形成的結在預制件表面，應力較小，其縫合裝置的機構設計較為簡單，引線針和勾線針的機構較為相似，因此應用較多。雙針縫合可根據預制件厚度的不同調節引線針的有效長度，縫合厚度的范圍比較大。

2 縫合工藝參數

復合材料縫合技術既可以縫合預浸料，也可以縫合干纖維預制件?？p合后的預浸料通常固化成型即可，縫合線穿過預浸料時易對纖維造成彎曲等損傷，不能很好地發揮纖維的受力特性；縫合織物預制件則需要通過樹脂傳遞模塑成型，縫合線不受樹脂黏性的影響，對纖維損傷較小，比縫合預浸料性能更好[10]。通常縫合的復合材料性能受以下縫合參數影響較大：縫合線類型、縫合線直徑、縫合密度以及縫合方向。

2.1 縫合線類型

縫合線在縫合的過程中與纖維存在一定摩擦，選擇縫合線時要求具有一定的耐磨損性、延伸性和較高的強度，并且在固化時其性能不受影響。常用的縫合線類型有玻璃纖維、碳纖維、Kevlar?纖維和滌綸等。碳纖維雖然具有很高的強度，但由于其較低的剛度，密度較大，縫合過程中易斷絲，目前縫合操作上使用較少。用的比較多的是Kevlar?纖維，如Kevlar?29[11]具有很高的耐磨損性，良好的韌性和低密度，在航空領域得到了廣泛運用。

2.2 縫合線直徑

當縫合密度一定時，縫合線的直徑越大，其在厚度方向的纖維體積越大，越可以提升材料的層間斷裂韌性和抗沖擊損傷能力?？p合線的直徑也會加大預制件內部的纖維彎曲損傷，易形成富樹脂區，降低復合材料制件的拉伸、壓縮強度，因此，選擇合適的縫合線直徑，對復合材料制件的性能尤為重要。

2.3 縫合密度

縫合密度又稱單位面積內縫合的針數?？p合密度的參數有針距和行距，如圖2所示。其中Sx代表針距，Sy代表行距?？p合可提高復合材料的層間損傷容限，但縫合線在預制件內反復穿透，也會對纖維造成一定的影響?？p合密度越大，預制件厚度方向上的纖維體積含量越大，復合材料的層間斷裂韌性和抗沖擊損傷能力越高，但相應的復合材料面內纖維受損程度就越嚴重，大大降低了結構件的拉伸、壓縮強度；縫合密度越小，雖然復合材料的整體性能受損較小，但層間損傷容限提升不大，因此，存在一個合理的縫合密度，既可以提高層間損傷容限，又可以使強度降低在可接受范圍內。趙龍等[12]研究表明，在其他縫合參數一定的情況下，縫合密度為5～6 st/cm2時，復合材料結構件的整體性能最佳。

圖2 縫合結構單元Fig.2 Stitched structural unit

2.4 縫合方向

復合材料的縫合方向對材料的面內力學性能影響較大，常見的縫合有0°、45°和90°。研究表明[13]，當縫合方向與受力方向垂直時，對被縫合件的面內力學性能最為有利。其中0°方向縫合對復合材料的拉伸強度影響降低最小，45°和90°影響強度相差不大。

3 縫合對復合材料力學性能的影響

自復合材料縫合技術興起，國內外眾多學者致力于研究縫合復合材料的力學性能，開展了大量系統的試驗，初步得出了縫合參數對縫合復合材料力學性能的影響規律和機制，獲得了一些有參考價值的理論。其中，研究縫合復合材料的性能主要包括面內力學性能和層間斷裂韌性2個方面，考慮的影響參數大都為縫合密度、縫線直徑。大多數研究表明，縫合會使面內力學性能有所下降，層間性能不斷提高。

3.1 面內力學性能

相比于非縫合復合材料，縫合復合材料由于面內纖維彎曲、斷裂等損傷，纖維方向偏離了加載方向，所以其拉伸、壓縮和彎曲強度都有所降低[14]。但也有特殊情況，有的復合材料強度因為縫合反而提高了，這主要是因為縫合將面內纖維層壓實了，使得纖維體積含量增加，提高了縫合材料強度。

縫合可提高復合材料層間性能，但同樣也會對面內性能產生影響，國內外的專家學者對縫合技術的影響機制、方式作出了一系列研究。談昆倫等[15]研究了鎖式縫合、鏈式縫合和無縫合3種情況下的復合材料面內性能及剪切性能。試驗結果表明：通過微觀組織結構分析，鏈式縫合方式造成的復合材料拉伸性能下降程度大于鎖式縫合方式，且受縫合密度改變拉伸破壞模式的影響，鎖式縫合的復合材料拉伸性能高于無縫合層合板；縫合線造成面內纖維損傷，形成富樹脂區，彎曲性能均有一定程度下降；縫合線的引入又增強了層間斷裂韌性，使得短梁剪切強度提高。Wu等[16]研究了縫合玻璃纖維增強復合材料的拉伸性能。研究結果發現：在針腳的附近，層間斷裂被抑制，無論加載方式如何，層合板的失效總是始于針腳的附近區域。造成這種現象的主要原因是縫合線在縫合時會對面內纖維產生彎曲、斷裂損傷，當施加外載荷時，縫合線處產生應力集中而使層合板失效。Larsson[17]研究了縫合碳纖維增強復合材料的損傷容限。研究發現：縫合降低了復合材料的拉伸強度，但縫合方向對復合材料的拉伸強度幾乎沒有影響，認為主要原因是縫合導致了面內纖維彎曲、斷裂缺陷；相比于非縫合復合材料，縫合復合材料的層間斷裂韌性提高，失效方式以彎折失效為主；影響剛度和強度的主要因素是縫合造成的面內纖維損傷。Mouritz等[18]研究了縫合復合材料的面內力學性能及其影響機制。研究結果表明：縫合導致了復合材料微觀結構損傷，從而降低了面內力學性能；而模量下降的主要原因是纖維彎曲和纖維起伏。

上述研究表明，從縫合方式角度來講，鏈式縫合的縫合節點在構件外，不易在材料內部產生缺陷，應力較小，因此，鏈式縫合方式使用較為普遍，對于復合材料構件的層間性能提升較大。縫合會在面內產生缺陷，形成纖維的屈曲和斷裂，導致面內模量性能有一定量的下降。在確定了縫合方式后，縫合參數對材料性能的影響也不可忽略，主要集中在縫合直徑、縫合密度、縫合方向這3個參數上。Yudhanto等[19]研究了縫合密度對復合材料拉伸力學性能的影響機制。研究結果表明：縫合時復合材料泊松比降低5.7%，其原因是改進的鎖式縫合軌跡對正交變形有一定的限制，從而降低了泊松比；損傷觀察表明，縫合引起橫向裂紋萌生較早，橫向和斜向裂紋密度較高，產生這種現象的原因主要是由于壓實效應，減小了纖維間距。李晨等[20]結合理論模型分析了縫合密度、縫合方向對復合材料面內基本力學性能的影響機制。研究結果表明：縫合密度的增加會降低層合板面內性能、剛度和剪切強度；縫合方向與受力方向垂直時可大幅度改善剛度性能；縫合復合材料層合板的失效斷口大都是沿著針腳延伸，說明影響復合材料強度的因素是纖維損傷和應力集中；纖維損傷是影響復合材料層合板整體性能的主要因素。吳揚等[21]通過制備玻璃纖維增強復合材料，研究比較了不同縫合密度下復合材料的彎曲性能。研究結果表明：隨著縫合密度的增加，復合材料層合板的Z向纖維體積含量增加，力學性能提升，但彎曲性能有所下降；由于加載方向不同，縫紉線平行試樣長度方向的彎曲強度和模量低于垂直試樣長度方向。王芳芳等[22]研究了縫合密度及縫線直徑對復合材料面內力學性能的影響，并通過顯微鏡觀察分析了纖維彎曲對面內力學性能產生的影響。試驗結果表明：縫合密度、縫合線直徑的增大，均會大幅度降低復合材料力學性能；相同縫合線直徑下，縫合密度的增加不會造成纖維彎曲幅度的變化，但會增加纖維彎曲角度，而相同縫合密度下，縫合線直徑的增加均會加大纖維彎曲幅度和角度，二者都造成了復合材料面內力學性能的降低；強度降低的趨勢受面內纖維彎曲幅度和角度的影響較大。

縱觀國內外學者的研究，可以總結出縫合參數對面內力學性能的影響規律和機制：縫合復合材料的面內力學性能相比于非縫合復合材料有所下降，其原因是縫合造成了面內纖維損傷，使得纖維的彈性模量不能完全發揮；縫合線種類和縫合方向對復合材料面內力學性能造成的影響較??；隨著縫合密度和縫合線直徑的增大，面內纖維損傷程度加大，針腳處形成富樹脂區所占的體積越來越大，使得復合材料面內性能不斷下降。

3.2 層間斷裂韌性

縫合技術使得復合材料的層間斷裂韌性提高，斷裂韌性用GRS來表示，代表臨界能量釋放率，指單位面積上分層消耗的能量，單位為J/m2?？p合復合材料在Z方向上引入增強纖維，層與層之間產生了纖維橋接區，抵抗分層的閉合力增加，所以其層間斷裂韌性相比于非縫合復合材料有了很大的提升，層間斷裂韌性的大小與縫合的工藝參數密切相關。

復合材料層間斷裂韌性分為I型和II型層間斷裂韌性GIC、GIIC，研究學者使用不同的分析方式，研究了縫合技術對層間性能的影響規律和提升機制。Iwahori等[23]采用二維有限元法，結合層間拉伸試驗結果，建立了碳纖維復合材料層合板與三維正交互鎖織物復合材料分層擴展的仿真模型，并對其雙懸臂梁(DCB)試驗結果進行了仿真。研究結果表明：Z方向的纖維對提升層間斷裂韌性有很大的影響；模擬分析與試驗結果具有一致性，在不需要進行大量DCB試驗的情況下，用一個小試樣和一個簡單的試驗夾具進行層間拉伸試驗，就可以預測任意Z方向纖維密度的碳纖維復合材料層合板的GIC。Plain等[24]采用ITA單側技術，對2種不同直徑螺紋的層合板進行了雙懸臂梁和端部缺口彎曲(ENF)試驗。試驗結果表明：較大的直徑產生較高的斷裂韌性，然而，由于較高的針距和行距，一些絲束會成對斷裂。ENF試驗表明，縫線直徑對初始斷裂韌性沒有顯著影響。在最大裂紋長度處，由于殘余載荷越大，飽和長度越大，裂紋直徑越大，韌性越大。而在初始斷裂韌性較高的情況下，殘余載荷越小，裂紋長度越大，斷裂韌性越低。杜龍等[25]通過試驗研究了縫合復合材料的I型和II型層間斷裂韌性，其研究對象為碳纖維/雙馬樹脂層合板，并通過觀察縫線對于I型層間斷裂的橋連作用和對II型層間斷裂裂紋的抑制作用，分析了縫合線破壞模式對層間斷裂韌性的影響。試驗結果表明：與非縫合層合板相比，縫合使得復合材料層合板的GIC和GIIC分別提高了14和3倍。趙紅平[26]研究了不同應變速率下的縫合復合材料I型和II型層間斷裂韌性，并對不同縫合方式下的碳纖維增強層合板I型層間斷裂形貌進行掃描電鏡微觀組織結構觀察和分析。結果表明：縫合能夠明顯改善復合材料的層間斷裂韌性，隨著加載速率的增加，縫合復合材料的斷裂韌性降低；在靜態載荷作用下，其破壞模式主要為界面裂紋擴展，在動態載荷作用下，其破壞模式主要為基體本身的脆性斷裂。

研究表明，縫合技術在厚度方向上引入連續纖維，可明顯改善層間斷裂韌性；而復合材料的層間失效機制主要是界面裂紋擴散，殘余載荷越小，斷裂韌性越低。同樣地，不同的縫合參數對層間性能的影響也是有差異的。Lombetti[27]研究了縫合線種類對縫合復合材料I型層間斷裂韌性的影響，分析相應的橋接規律，確定了失效機制。研究結果表明：縫合線種類與復合材料結構的層間斷裂韌性密切相關，高強度的縫合線可能會因為自身的脆性而使材料失效；低強度的縫合線又不能大幅度提升材料的層間斷裂韌性。但無論用哪種縫合線，縫合都可提升復合材料構件的層間損傷容限。Ravandi等[28]提出了一種通過虛擬雙懸臂梁試驗預測亞麻纖維復合材料層間斷裂韌性的模擬方法，研究了縫合密度對單向亞麻/環氧復合材料I型層間斷裂韌性的影響。研究表明：在中等密度下，亞麻線外縫合可使復合材料層合板的抗分層性能提高2倍；有限元分析結果與試驗結果吻合較好，預測曲線與試驗曲線吻合較好。朱東華等[29]研究了縫合密度、縫合線直徑等參數對Ⅱ型層間斷裂韌性和分層模式的影響。結果表明，采用ENF實驗測試試樣加載點位移與其端部剪切位移發現，與小直徑縫合線相比，大直徑縫合線可明顯改變裂紋的延伸模式，提高層間斷裂韌性和分層阻力。縫合密度的增加有利于分層韌性和擴展阻力的增大?；擺30]通過雙懸臂梁試驗研究了載荷與加載點位移和裂紋長度的關系，分析了縫合密度對載荷和層間斷裂韌性的影響機制。結果表明：縫合線的存在可有效降低分層和裂紋的延伸，還可顯著地提高層間斷裂韌性的能量釋放率。

可以看出，縫合技術在厚度方向引入纖維，增加了纖維體積含量，極大地提高了復合材料的層間強度和分層阻力，使得復合材料更具整體性；縫合密度過小時，縫合幾乎不能阻止裂紋的失穩擴散，隨著縫合密度的增加，復合材料的抗張開型破壞能力增加；縫線直徑越大，越有利于改善裂紋的延伸模式；但當縫線直徑和縫合密度過大時，面內纖維損傷和應力集中占主導地位，復合材料的層間韌性會急劇降低。

4 復合材料縫合設備及應用

復合材料縫合技術是為了克服傳統復合材料層間性能不足而提出的一種新型技術。該技術在垂直于鋪層平面的方向上引入增強纖維，盡管縫合時對面內纖維造成了一定程度的損傷，但克服了復合材料分層，層間損傷容限低等缺點，并間接的減少了螺接等機械連接的數量，減輕了復合材料的質量。

早在20世紀80年代，美國航空航天局(NASA)研究中心和道格拉斯公司用縫合/RFT技術制造了復合材料機翼，并對其力學性能進行系統的測試，開啟了研究復合材料縫合技術的先河。1989年，美國NASA為降低飛機制造成本，提出先進復合材料技術計劃，將縫合復合材料成功運用到先進輕型飛機機身結構計劃中。前期的多個項目促進了縫合復合材料的發展和應用，在此基礎上，NASA與波音公司聯合提出了先進的亞音速計劃(AST計劃)[31-33]，研究出比鋁合金機翼減重25%的復合材料機翼，同時制造成本和航運成本分別降低20%和4%。計劃中利用縫合/樹脂膜滲透(RFI)技術制造了13.5 m×2.7 m的半翼展機翼壁板，如圖3所示。并成功的進行了上百次地面試驗。2010年以來，美國NASA與波音公司致力于更輕更堅固的機身，又合作研制出翼身融合體飛機，如圖4所示[34-36]。利用縫合技術將蒙皮、縱桁、拉擠桿、隔框面板等部件連接到一起，然后整體固化成型。該技術的提出以及成功研制標志著復合材料縫合技術的研究又向前邁進了一大步，極大的推動了縫合復合材料技術在航空領域的應用。

圖3 縫合/RFI工藝制造半翼展機翼壁板Fig.3 Semi-wing span wing panel made by stitching/RFI process

圖4 翼身融合體飛機Fig.4 Blended wing body aircraft. (a)NASA innovative stitching structure；(b)US X-48B aircraft

復合材料縫合設備自發明以來就經過不斷的結構優化，第一代人工控制的基于傳統工業縫紉機研制的設備，可對結構件進行雙邊縫合。但由于縫合機構的尺寸較大，且受預制件尺寸限制，傳統的縫合方式得不到廣泛應用。為克服傳統雙邊縫合的不足，國外率先提出了單邊縫合，尤其是德國在這一方面取得了較大成果。德國KSL公司首先將縫合頭與機器人結合起來，提高了縫合效率，自此，復合材料縫合設備開始改革，發展到第二代由計算機控制的平面縫合設備。為保證縫合針與預制件表面垂直，德國KSL公司[37]采用六自由度的機器人移動，可進行多種縫合方式的縫合，其縫合厚度可達 20 mm，速度可達500 針/min。目前已經發展到了第三代多計算機控制的多針頭復合材料縫合設備。

復合材料雙邊縫合設備多基于傳統的縫紉機進行改進研制而成，局限于需要雙邊架設裝備，安裝難度比較大，成本高，且對被縫合件的要求較多，已逐漸消失?，F在的復合材料縫合設備幾乎都是單邊縫合，借助于機器人，可實現尺寸大、曲面復雜的預制件的縫合。復合材料單邊縫合裝置的縫合速度、縫合質量均高于雙邊縫合設備，是復合材料縫合技術及縫合設備發展的趨勢，復合材料雙邊縫合已經逐漸退出舞臺。

VITTTG等[38]介紹了ALTIN Naehtech公司研制的機器人單邊縫合系統，如圖5所示。該系統可將T型筋條與層合板縫合在一起，再進行整體固化成型，復合材料的子部件織物相互連接，層間斷裂韌性得以增強。

圖5 ALTIN雙針縫合頭縫合纖維預制體結構件Fig.5 ALTIN double needle stitching fiber preform structure

Laourine等[39]介紹了單邊縫合，德國亞琛工業大學最先提出了雙針單邊縫合的原理，并研制出 2種 ITA單邊縫合裝置，如圖6所示。一種借助于機器人的單邊縫合裝置，另一種是基于五自由度的機械手的單邊縫合裝置；2種縫合裝置均可實現高速縫合，速度達到1000 st/min，大大提高了縫合復合材料制件的生產效率。

圖6 基于機器人和全并聯機械手的ITA單邊縫合裝置Fig.6 ITA single-sided suturing device based on robot (a) and fully parallel robot (b)

Richtsfeld等[40]介紹了由德國KSL公司開發的Blind stitching 機器人單邊縫合系統，如圖7所示。該縫合系統可縫合復雜曲面，因此，廣泛用于航空航天領域；隨后介紹了從預制體到自動縫合的工藝產業鏈，包括縫合軌跡規劃、縫合質量檢測等問題。

圖7 單邊縫合系統用于縫合空客A350窗框Fig.7 Unilateral stitching system for sewing Airbus A350 window frames

國內復合材料單邊縫合裝備技術研究起步較晚，目前還處于設計和理論研究階段。姚福林等[41]設計出一種復合材料單邊雙針縫合頭，該縫合頭可以完成簡單的預制體縫合。姜海珍等[42]設計出縫合軌跡視覺跟蹤系統，可在線實時監測縫合質量的好壞，通過傳感器傳遞的數據，來改善軌跡質量，提高縫合效率、縫合質量。潘杰[9]分析研制了復合材料單邊雙針縫紉機原理樣機，基于多軸聯動機床，實現了多自由度運動。國內在復合材料單邊縫合頭方面的知識比較匱乏，因此，需要加大研究力度，爭取早日達到工程應用階段。

5 總結與展望

復合材料縫合技術不僅可極大地的增強傳統復合材料的層間損傷容限，還可完成結構件的整體成型。目前國內樹脂傳遞模塑成型(RTM)、樹脂膜滲透(RFI)成型已經成熟，伴隨著第三代縫合設備進一步降低復合材料的制造成本，不僅在航空航天領域得到了廣泛運用，還可在汽車、風能等領域作出巨大貢獻，為各類結構件和功能件的輕量化提供方法。作為航空航天領域的重要應用技術，國內對縫合技術的研究仍需繼續深入，主要可從下面3個方面入手，使縫合技術得到更好的發展。

1) 不斷深入研究縫合密度、縫合線類型、縫合線直徑對復合材料面內力學性能、層間斷裂韌性、沖擊損傷容限的影響，建立準確的數學模型，并結合系統的實驗研究，得出可以指導實際生產的工藝參數。

2) 對縫合參數進行設計優化，爭取做到用最小的復合材料面內力學性能的損傷，得到最大的層間斷裂韌性和沖擊損傷容限。

3) 國內復合材料縫合設備起步較晚，與國外還有很大的差距，需要對縫合設備不斷地進行改進和完善，提高縫合效率；還需要研制出與設備相匹配的縫合質量監控系統，通過傳感器的數據反饋，優化縫合軌跡，提高縫合質量，爭取早日達到工程應用階段。