碳纤维复合材料被制作成各种高性能轻量化零部件应用于多种领域，在制作过程中，复合材料的铺层设计方案是否得到有效优化，对零部件最终的轻量化效果有直接影响。下文就根据国内的碳纤维零部件制造商智上新材料科技的两款碳纤维零部件产品进行案例说明。
碳纤维设备箱体的铺层优化：
为进一步提高某航天用碳纤维设备箱体的力学性能，智上新材料在不改变各铺层角度总厚度和设备箱体总重量的前提下，对碳纤维复合材料预浸料的铺层顺序进行优化。
根据初步的设计方案，该设备箱体选用单层厚度为0.1 mm的碳纤维预浸料进行铺层，设备箱体下底板需铺设55层。其中，+45°、-45°和90°各15层，0°铺10层。参考碳纤维层合板的制造工艺，考虑到该设备箱体的位移、频率等要求，在计算约束颠簸转弯和颠簸制动工况的最大位移数后，智上新材料认为+45°和-45°的铺层最好成对出现，而同角度连续层数应该不超过三层。设备箱体的其它位置依次按照这个方法进行铺层优化。
对碳纤维铺层优化后，整个箱体的强度、刚度和一阶模态频率都有较大提升。箱体的各工况最大位移均有所降低，且各工况碳纤维部件的Tsai-wu失效系数均小于1，其强度性能可充分满足应用需求。碳纤维材料的性能优势得到了充分发挥，与原金属设备箱体相比，实现减重39%，轻量化效果明显。
碳纤维机械臂的铺层优化：
碳纤维复合材料在多种智能装备的设计与制造中都得到了相应的重视，尤其是在工业机械、轨道交通、新能源等产业中扮演了很多“新角色”。在满足设备对材料性能和装配要求的前提下，通过对碳纤维复合材料的铺层优化，能够最大限度地降低结构零部件的重量，有利于提升碳纤维复合材料的实际应用价值。
一些碳纤维结构零部件需要承受高强度、冲击性大等特殊的工作压力，在制作这类零部件时，智上新材料经常会利用有限元分析软件建立零部件的有限元模型，实现碳纤维复合材料铺层优化的可视化定义。即利用有限元分析软件使碳纤维复合材料铺层具有较强的直观性，有利于制作者清晰地观察到碳纤维复合材料的铺层结构，并对每一个铺层区域及铺层厚度进行精确计算，使整个铺层设计更具针对性，材料的放置与投入也更精准。
例如，智上新材料将有限元分析方法应用于某款机器人机械臂的制作中，将该机械臂的轻量化效果从37%提升至45%，单元能耗至少降低11%，特定部位的承载能力提高了约30%，在完成轻量化目标的同时，实现对机械臂性能的全面提升。
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