RTM工藝的基本原理如下圖所示，先在模腔內(nèi)預(yù)先鋪放增強(qiáng)材料預(yù)成型體、芯材和預(yù)埋件，然后在壓力或真空作用力下將樹脂注入閉合模腔，浸潤纖維，固化后脫模，再進(jìn)行二次加工等后處理工序。

    影響RTM工藝的工藝參數(shù)包括樹脂黏度、注射壓力、成型溫度、真空度等，同時(shí)這些參數(shù)在成型過程中是互相關(guān)聯(lián)和互相影響的。

  （1）樹脂黏度  適用于RTM工藝的樹脂應(yīng)該具有較低的黏度，通常應(yīng)小于600mPa•s，小于300mPa•s時(shí)工藝性會(huì)表現(xiàn)地更好。當(dāng)所使用的樹脂黏度較高時(shí)通常提高樹脂和成型溫度來降低樹脂黏度，以利于更好地實(shí)現(xiàn)充模過程。

  （2）注射壓力  注射壓力的選擇取決于纖維的結(jié)構(gòu)形式和纖維含量以及所需要的成型周期。很多的研究資料都表明，較低的注射壓力有利于纖維的充份浸漬，有利于力學(xué)性能的提高。通過改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、纖維鋪層設(shè)計(jì)、降低樹脂黏度、優(yōu)化注射口和排氣口的位置、使用真空輔助等手段，都可以實(shí)現(xiàn)降低注射壓力。

  （3）成型溫度  成型溫度的選擇受模具自身能夠提供的加熱方式、樹脂固化特性及所使用的固化體系的影響。較高的成型溫度能夠降低樹脂的黏度，促進(jìn)樹脂在纖維束內(nèi)部的流動(dòng)和浸漬，增強(qiáng)樹脂和纖維的界面結(jié)合能力。有資料數(shù)據(jù)顯示，較高的溫度能夠提高產(chǎn)品的拉伸強(qiáng)度。

  （4）真空度  在成型過程中使用真空輔助可以有效降低模具的剛度需求，同時(shí)促進(jìn)注射過程中空氣的排除，減少產(chǎn)品的孔隙含量。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測定，在真空條件下成型的平板平均孔隙含量只有0.15％，而沒有真空的平板孔隙含量達(dá)到1％。

    隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，RTM工藝已經(jīng)發(fā)展出了一系列的衍生工藝，代表性的工藝包括：Light-RTM、SCRIMP(Seemann Composites Resin Infusion Molding Process)、RFI(Resin film infusion)等。

1.Light-RTM成型技術(shù)

    Light-RTM通常稱之為輕質(zhì)RTM，該工藝是在真空輔助RTM工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。適用于制造大面積薄壁產(chǎn)品。該工藝的典型特征是下模為剛性模具，而上模采用輕質(zhì)、半剛性的模具，通常厚度在6～8毫米。工藝過程使用雙重密封結(jié)構(gòu)，外圈真空用來鎖緊模具，內(nèi)圈真空導(dǎo)入樹脂。注射口通常為帶有流道的線型注射方式，有利于快速充模。由于上模采用了半剛性的模具，模具成本大大降低，同時(shí)在制造大面積的薄壁產(chǎn)品時(shí)，模具鎖緊力由大氣壓提供，保證了模具的加壓均勻性，模制產(chǎn)品的壁厚均勻性非常好。

2.SCRIMP成型技術(shù) 

    SCRIMP成型技術(shù)是由美國西曼復(fù)合材料公司在美國獲得專利權(quán)的真空樹脂注入技術(shù)。與之類似的工藝有多種，但名稱各不相同，以SCRIMP工藝最有代表性。其工藝原理是：在真空狀態(tài)下排除纖維增強(qiáng)體中的氣體，通過樹脂的流動(dòng)、滲透，實(shí)現(xiàn)對(duì)纖維的浸漬。成型模具首先將一層或幾層纖維織物鋪放于模具上，再放好各種輔助材料，然后用真空袋密封，開啟樹脂閥門吸注膠液，充滿模具最后固化成型。

    與傳統(tǒng)的RTM工藝相比，它只需一半模具和一個(gè)彈性真空袋，這樣可以節(jié)省一半的模具成本，成型設(shè)備簡單。由于真空袋的作用，在纖維周圍形成真空，可提高樹脂的浸濕速度和浸透程度。與RTM工藝相反，它只需在大氣壓下浸漬、固化；真空壓力與大氣壓之差為樹脂注入提供推動(dòng)力，從而縮短成型時(shí)間。浸漬主要通過厚度方向的流動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，所以可以浸漬厚而復(fù)雜的層合結(jié)構(gòu)，甚至含有芯子、嵌件、加筋件和緊固件的結(jié)構(gòu)也可一次注入成型。SCRIMP工藝適用于中、大型復(fù)合材料構(gòu)件，施工安全、成本較低。

3.RFI成型技術(shù)  

    RFI首次是由L．Letterman(美國波音公司)申請(qǐng)的專利，最初是為成型飛機(jī)結(jié)構(gòu)件而發(fā)展起來的。近年來，這種技術(shù)已改進(jìn)了RTM中纖維含量低、模具費(fèi)用昂貴、易生成缺陷等缺點(diǎn)。RFI也是采用單模和真空袋來驅(qū)動(dòng)浸漬過程。查看更多玻璃鋼產(chǎn)品工藝信息登錄復(fù)材應(yīng)用技術(shù)網(wǎng)，工藝過程是將預(yù)制好的樹脂膜鋪放在模具上，再鋪放纖維預(yù)成型體并用真空袋封閉模具；將模具置于烘箱或熱壓下加熱并抽真空，達(dá)到一定溫度后，樹脂膜熔融成為黏度很低的液體，在真空或外加壓力的作用下樹脂沿厚度方向逐步浸潤預(yù)成型體，完成樹脂的轉(zhuǎn)移；繼續(xù)升溫使樹脂固化，最終獲得復(fù)合材料制品。

RFI工藝與現(xiàn)有的成型技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

   (1)不需要復(fù)雜的樹脂浸漬過程，成型周期短，能一次浸漬超常厚度纖維層，具有高度三維結(jié)構(gòu)的縫編、機(jī)織預(yù)制件都能浸透，并可加入芯材一并成型；

   (2)樹脂膜在室溫下有高的粘結(jié)性，可粘著彎曲面；

   (3)成型壓力低，不需額外的壓力只需真空壓力；

   (4)模具制造與材料選擇的靈活性強(qiáng)，不需要龐大的成型設(shè)備就可以制造大型制件，設(shè)備和模具的投資低；

   (5)成型產(chǎn)品孔隙率低(<0.1％)，纖維含量高(重量含量接近70％)，性能優(yōu)異。

    RFI工藝也存在一些不足之處，如：對(duì)樹脂體系要求嚴(yán)格；不太適合成型形狀復(fù)雜的小型制件；由于采用真空袋壓法，制品表面受內(nèi)模的影響，達(dá)不到所需的復(fù)雜程度及精度要求；RFI工藝中，樹脂的用量不能精確計(jì)量，需要吸膠布等耗材除去多余樹脂，因而固體廢物較多。

    RTM用的纖維類型包括E玻纖、R玻纖和S玻纖，以及各種高強(qiáng)高模碳纖維和芳綸纖維。所使用的玻璃纖維織物結(jié)構(gòu)形式包括表面氈、機(jī)織布、短切氈、連續(xù)氈、縫編氈、多軸向織物、RTM專用復(fù)合氈以及立體編織物等多種類型。碳纖維等高性能纖維通常使用不同織造方法的布，在很多高性能部件的制造場合，三維立體仿形織物的應(yīng)用越來越多。

1.機(jī)織布

    方格布是最為常見的機(jī)織布，其它類型的機(jī)織布如斜紋布、緞紋布等都可以用于RTM工藝。各種類型的機(jī)織布在鋪層時(shí)很容易發(fā)生皺折和扭曲，不容易鋪放到位。因此機(jī)織布通常用于一些型面變化比較簡單的產(chǎn)品，為保證纖維在模具內(nèi)的穩(wěn)定，可以使用特定的粘接劑固定織物，也可以采用手工縫編的方式，用滌綸線將布與布之間縫合在一起。

2.短切氈

    短切氈用于RTM工藝的優(yōu)點(diǎn)是成本低，變形性好，缺點(diǎn)是耐沖刷性差，但是如果在靠近模具注射口的短切氈上面鋪放機(jī)織布，可以降低樹脂對(duì)纖維的沖刷。從實(shí)際使用的情況來看，短切氈和機(jī)織布配合使用可以提高制品層間的剪切性能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)纖維在不同分布方向上的互補(bǔ)。

3.連續(xù)氈

    玻璃纖維連續(xù)原絲氈是一種重要的玻纖無紡增強(qiáng)基材，它是以一定數(shù)量的連續(xù)玻纖原絲隨機(jī)分散成圈狀均勻分布于網(wǎng)帶上，靠原絲間互相交搭的連鎖作用及少量粘結(jié)劑結(jié)合成氈。連續(xù)氈的單位面積質(zhì)量為225～900g／m2，厚度為2～5毫米。由于連續(xù)氈具有各向同性、抗移性好、耐樹脂沖刷、貼覆性好、制品強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，成為RTM工藝中非常重要的一種增強(qiáng)材料。

    國外連續(xù)氈生產(chǎn)工藝主要采用“一步法”成氈技術(shù)，即在玻璃池窯拉絲漏板下布置多臺(tái)成型工藝裝置，通過數(shù)臺(tái)拋絲機(jī)將纖維拉出并直接鋪撒在行進(jìn)的網(wǎng)帶上形成氈坯，再經(jīng)過施膠、烘干，收卷成氈。這種工藝的特點(diǎn)是纖維分束性好，產(chǎn)量大，自動(dòng)化程度高。目前國際上“一步法”成型生產(chǎn)工藝以美國歐文斯•科寧公司和法國圣戈班公司為代表。

4.縫編氈

    縫編氈是通過縫編機(jī)將不同的類型纖維縫合成纖維氈的結(jié)構(gòu)形式?？p編氈可以通過不同的縫合方式實(shí)行纖維織物多種增強(qiáng)結(jié)構(gòu)形式，是RTM工藝中應(yīng)用最多、成本較低的一種增強(qiáng)材料。各種縫編氈的類型包括：

 （1）單軸向織物  僅在與織物長度方向0(經(jīng)向)或90(緯向)的一個(gè)方向平行鋪設(shè)無捻粗紗并縫合成織物。

 （2）雙軸向織物  與織物長度方向成0、90、±45度的四個(gè)方向任意兩個(gè)方向平行鋪設(shè)無捻粗紗，每個(gè)方向各自形成獨(dú)立的紗層并縫合成雙軸向織物。

 （3）多軸向織物  在與織物長度成0、90、±45的四個(gè)方向任意三個(gè)或四個(gè)方向上平行鋪設(shè)無捻粗紗，然后縫合成多軸向織物。

 （4）縫編短切氈  用組合在縫編機(jī)上的短切機(jī)，將無捻粗紗短切并鋪撒均勻、然后縫合成氈。

 （5）縫編復(fù)合氈  將單軸向織物、雙軸向織物、多軸向織物中的任意一種與縫編短切氈在縫編機(jī)上可縫合制成2～5層縫編復(fù)合氈。

5.三維立體編織物

   三維編織是通過長短纖維相互交織而獲得的三維無縫合的完整結(jié)構(gòu)，其工藝特點(diǎn)是能制造出規(guī)則形狀及異形實(shí)心體并可以使結(jié)構(gòu)件具有多功能性——即：編織多層整體構(gòu)件。三維織物主要應(yīng)用于對(duì)力學(xué)性能要求非常高的航空航天結(jié)構(gòu)部件的制造。

   編織工藝的原理是：由許多按同一方向排列的纖維卷通過紗線運(yùn)載器精確地沿著預(yù)先確定的軌跡在平面上移動(dòng)，使各纖維相互交叉或交織構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，最后打緊交織面而形成各種形態(tài)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的三維織物。

三維編織的優(yōu)點(diǎn)：

 （1）異型件一次編織整體成型，實(shí)現(xiàn)了人們“直接對(duì)材料進(jìn)行設(shè)計(jì)”的構(gòu)想；

 （2）結(jié)構(gòu)不分層，層間強(qiáng)度高，綜合力學(xué)性能好。

三維編織的缺點(diǎn)：

 （1）生產(chǎn)成本高，人力物力消耗大；

 （2）編織速度慢；

 （3）制件尺寸受到很大限制。

   黏度：樹脂黏度范圍在0.1～1Pa•s，一般為0.12～0.5 Pa•s。黏度太高或太低可能導(dǎo)致浸漬不良，或形成大量的孔隙和未被浸漬的區(qū)域，影響制品的性能和質(zhì)量。黏度太高的樹脂需要較高的注射壓力，容易導(dǎo)致纖維被沖刷。

   相容性：樹脂對(duì)增強(qiáng)材料應(yīng)具有良好的浸潤性、匹配性和界面性能。

   反應(yīng)活性：RTM工藝用樹脂的反應(yīng)活性應(yīng)表現(xiàn)為兩個(gè)階段，在充模過程中，查看更多玻璃鋼產(chǎn)品工藝信息登錄復(fù)材應(yīng)用技術(shù)網(wǎng)，反應(yīng)速度慢，不影響充模，充模結(jié)束后，樹脂在固化溫度條件下開始凝膠，并迅速達(dá)到一定的固化程度，這樣才能減少模具占用時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。

   收縮率：樹脂收縮率要低，樹脂收縮率過大會(huì)增加孔隙率和制品裂紋的機(jī)會(huì)。 

   模量：在滿足力學(xué)性能的前提下，樹脂模量適中。高模量的樹脂產(chǎn)生高熱應(yīng)力，容易引起制品變形和產(chǎn)生裂紋。

   韌性和斷裂延伸率：樹脂這兩個(gè)指標(biāo)主要與制品抗沖擊與耐裂紋性能成正比，較高值可提高樹脂耐熱裂紋的能力。