1、 工藝定義
圖39 亨內(nèi)基公司開發(fā)HP-RTM注膠機(jī)
圖40 亨內(nèi)基公司開發(fā)HP-RTM注膠機(jī)用混合頭
意大利康?。–annon）公司獨(dú)立設(shè)計(jì)和開發(fā)了全套HP-RTM生產(chǎn)線如圖41-45所示。
HP-RTM（High Pressure Resin Transfer Molding）是高壓樹脂傳遞模塑成型工藝的簡(jiǎn)稱。它是指利用高壓壓力將樹脂對(duì)沖混合并注入到預(yù)先鋪設(shè)有纖維增強(qiáng)材料和預(yù)置嵌件的真空密閉模具內(nèi)，經(jīng)樹脂流動(dòng)充模、浸漬、固化和脫模，獲得復(fù)合材料制品的成型工藝。工藝過(guò)程如圖1所示：
2、 HP-RTM工藝衍變過(guò)程
RTM（Resin Transfer Molding）工藝最早起源于1940年的MARCO法。Macro法相當(dāng)簡(jiǎn)單，對(duì)模腔抽真空以驅(qū)動(dòng)樹脂浸漬過(guò)程，美國(guó)海軍承包商用這種方法開發(fā)出了大型玻璃鋼增強(qiáng)塑料船體。在20世紀(jì)50年代稱為RTM工藝，該工藝可以生產(chǎn)雙面光滑的產(chǎn)品，樹脂的注射壓力適中，比手糊工藝優(yōu)越，所以得到了發(fā)展。20世紀(jì)50年代至70年代，由于最初的RTM雖然成本低但技術(shù)要求高，特別是對(duì)原材料及模具要求高，所以發(fā)展緩慢。直到1985年，以縮短成型周期、提高表面平滑性和質(zhì)量穩(wěn)定性為目標(biāo)的第二代RTM加工法得以公開，才使得RTM不論是在原材料方面還是制品強(qiáng)度等各方面都有明顯的優(yōu)勢(shì)。90年代RTM成型工藝及其理論研究達(dá)到高潮，歐美很多公司投入巨資用于開發(fā)RTM工藝，還開設(shè)?？茖W(xué)校培訓(xùn)RTM專業(yè)人才。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著我國(guó)化學(xué)工業(yè)和機(jī)械制造水平的提升，以及市場(chǎng)應(yīng)用技術(shù)水平的提升，我國(guó)復(fù)合材料的RTM工藝技術(shù)也迎來(lái)了全新的發(fā)展期，不僅在技術(shù)水平上，而且在生產(chǎn)規(guī)模、自動(dòng)化程度上都取得了巨大的進(jìn)步。
相比較而言，RTM工藝技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，其特點(diǎn)主要體現(xiàn)在：模具制造和材料選擇靈活性強(qiáng)；能制造具有良好表面質(zhì)量，尺寸精度高的部件特別是大型部件；易實(shí)現(xiàn)局部增強(qiáng)，嵌入件可以預(yù)先安置；纖維含量最高可達(dá)60%，在樹脂中可以加入填料，以降低成本改善性能；閉模成型，苯乙烯排放量少，有利于環(huán)境保護(hù)；低壓注射，一般≤0.4MPa，可用玻璃鋼模、鋁模等，模具成本較低；制品孔隙率較低，一般小于1%。局限性：適合一定批量的產(chǎn)品，經(jīng)濟(jì)規(guī)模產(chǎn)品在500~2000件；模具的設(shè)計(jì)和制造有一定的難度；樹脂流動(dòng)和浸漬控制困難，導(dǎo)致工藝復(fù)雜性和不可控性增大。
復(fù)合材料RTM成型工藝技術(shù)相比較其它成型工藝有明顯的高性能和低成本優(yōu)勢(shì)，尤其是面對(duì)當(dāng)前高速發(fā)展的潛力巨大的汽車復(fù)合材料市場(chǎng)需求，如何改進(jìn)復(fù)合材料成型技術(shù)以便更好地適應(yīng)市場(chǎng)需求，成為研究者所關(guān)注的焦點(diǎn)之一。國(guó)內(nèi)外研究者也開展了大量頗有成效的研究，使得RTM技術(shù)更趨成熟，并形成一個(gè)完整的材料、工藝和理論體系。并在RTM工藝技術(shù)的技術(shù)上開發(fā)了一系列新的RTM成型技術(shù)。主要有：VARTM（Vacuum Assisted Resin Transfer Molding）、Light-RTM（Light-Resin Transfer Molding）、SCRIMP（Seemann Composites Resin Infusion Manufacturing Process）、MI-RTM（Multiple Insert Tooling Resin Transfer Molding）、HP-RTM（High Pressure Resin Transfer Molding）、HP-CRTM（High Pressure Compression Resin Transfer Molding）等。
與常規(guī)的RTM工藝相比，VARTM工藝技術(shù)以真空壓力作為動(dòng)力，采用單面剛性模具和真空袋復(fù)合構(gòu)成制件的模腔，使模具更加輕便；真空的作用有助于樹脂對(duì)纖維的浸漬，使纖維浸漬更充分；同時(shí)真空還起到排除纖維束內(nèi)的空氣的作用，從而減少了微觀空隙的形成，得到空隙率更低的制品；真空的作用使制品纖維含量更高，生產(chǎn)的構(gòu)件機(jī)械性能更好。
Light-RTM工藝在VARTM工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用半剛性模具和剛性模具配合構(gòu)成制件型腔，并采用真空密封技術(shù)，成型模具的可以反復(fù)使用，大大降低了模具成本及制件制造成本；同時(shí)采用類環(huán)形通道從模具四周注膠，以及收集杯集料技術(shù)，大改善了樹脂的流動(dòng)充模，提高了生產(chǎn)效率。
SCRIMP工藝則采用精心設(shè)置的樹脂分配系統(tǒng)，使樹脂膠液先迅速在長(zhǎng)度方向上充分流動(dòng)填充，然后在真空壓力下在厚度方向緩慢浸潤(rùn)，大大改善了浸漬效果，減少了缺陷發(fā)生，使模塑部件具有很好的一致性和重復(fù)性。而且也克服了VARTM在生產(chǎn)大型平面、曲面的層合結(jié)構(gòu)以及加筋異型構(gòu)件等制品時(shí)，纖維浸漬速度慢、成形周期長(zhǎng)等不足。尤其是在大型制品生產(chǎn)領(lǐng)域，該技術(shù)具有得天獨(dú)厚的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
MI-RTM工藝技術(shù)由多個(gè)托入式襯模和襯模模腔支撐系統(tǒng)構(gòu)成。主要是將傳統(tǒng)RTM工藝中原本集中在模腔中完成的多項(xiàng)工序進(jìn)行分解并移出模腔外來(lái)完成，這樣大幅度減少了成型時(shí)間并充分地利用了RTM裝備的功效，從而降低了模具制造成本，為大批量制造RTM制品提供了低風(fēng)險(xiǎn)、低造價(jià)的方法。近幾年出現(xiàn)的多工位中高壓RTM成型工藝技術(shù)也是基于這一理念，在成型周期相對(duì)耗時(shí)纖維鋪層環(huán)節(jié)，設(shè)置多個(gè)纖維鋪設(shè)工位，并依次或交替與單一固定模配合注射成型制品，大幅縮短纖維鋪設(shè)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率和設(shè)備利用率，已經(jīng)降低了制件成本。
HP-RTM是近年來(lái)推出的一種應(yīng)對(duì)大批量生產(chǎn)高性能熱固性復(fù)合材料零件的新型RTM工藝技術(shù)。它采用預(yù)成型件、鋼模，真空輔助排氣，高壓混合注射和在高壓下完成樹脂對(duì)纖維的浸漬和固化的工藝，實(shí)現(xiàn)低成本、短周期（大批量）、高質(zhì)量生產(chǎn)。 相比較傳統(tǒng)RTM，HP-RTM工藝具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：第一，充?？臁⒔?rùn)效果好，顯著減少了氣泡，降低了孔隙率；第二，使用高活性樹脂，縮短了生產(chǎn)周期，工藝穩(wěn)定性和可重復(fù)性高；第三，使用內(nèi)脫模劑和自清潔系統(tǒng)，制件表面效果優(yōu)秀，厚度和形狀偏差小?？蓪?shí)現(xiàn)低成本、短周期（大批量）、高質(zhì)量生產(chǎn)。
HP-CRTM工藝技術(shù)則是在HP-RTM工藝技術(shù)的樹脂注膠前，增大了密封模腔間隙，使樹脂注入通道增加，注膠結(jié)束后再將模具在高壓下完全閉合，樹脂體系隨閉合壓力流動(dòng)充模，成型壓力相對(duì)較低，避免了纖維的沖動(dòng)，提高了樹脂的滲透率與流動(dòng)距離，提高了纖維的浸漬速度，有效避免了干纖維的產(chǎn)生，縮短了制件成型周期。
4、工藝過(guò)程解析
以德國(guó)迪芬巴赫公司（Dieffenbacher）和克勞斯瑪菲公司（KraussMaffei）共同開發(fā)的高壓樹脂傳遞模塑成型工藝（HP-RTM）自動(dòng)化生產(chǎn)線（如圖2所示）為實(shí)例介紹HP-RTM工藝技術(shù)。具體過(guò)程如下：
由圖2的HP-RTM自動(dòng)化生產(chǎn)線可知，HP-RTM自動(dòng)化生產(chǎn)線主要由預(yù)成型體加工中心、預(yù)成型體處理、RTM注射系統(tǒng)、計(jì)量控制系統(tǒng)、制件機(jī)加工中心等構(gòu)成。纖維預(yù)成型加工中心如圖3所示。
（1）上游工藝過(guò)程
① 纖維開卷切割
首先將碳纖維織物的卷筒固定在自動(dòng)裁剪機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上，并將預(yù)成型裁剪圖樣輸入自動(dòng)裁剪，并對(duì)裁剪圖樣進(jìn)行優(yōu)化排列；展開碳纖維織物卷筒，開動(dòng)裁剪機(jī)，進(jìn)行預(yù)成型體鋪層圖樣的自動(dòng)裁剪，如圖4所示。并利用機(jī)械臂的吸盤將裁剪后的纖維鋪層吸起，并轉(zhuǎn)移到下一工序設(shè)備上，如圖5、6所示。
圖5 機(jī)械臂吸附并轉(zhuǎn)移裁剪纖維織物
②噴灑預(yù)定型劑
圖7纖維織物預(yù)定型劑的噴涂
將裁剪所得的纖維織物轉(zhuǎn)移到預(yù)定型劑噴涂設(shè)備，開動(dòng)噴涂設(shè)備將預(yù)定型粘接劑均勻噴涂在纖維織物表面，噴涂時(shí)需移動(dòng)纖維織物，以便預(yù)定型劑均勻噴涂在纖維織物表面，如圖7所示。
③纖維層定位與疊合
將涂覆有纖維預(yù)定型劑的碳纖維織物轉(zhuǎn)移到織物疊合設(shè)備，并按所設(shè)計(jì)的制件纖維鋪層結(jié)構(gòu)將纖維織物依次進(jìn)行定位、疊合，并平鋪在織物鋪疊輸送帶上。如圖8所示。
④ 纖維鋪設(shè)
利用織物疊合輸送設(shè)備將疊合好的纖維織物轉(zhuǎn)移到纖維預(yù)成型設(shè)備上，如圖9所示；纖維織物轉(zhuǎn)移時(shí)，需精確控制輸送帶的移到速度和位置，防止纖維織物鋪放過(guò)程中發(fā)生移動(dòng)或錯(cuò)位，影響制件性能。
⑤纖維織物預(yù)定型
將纖維織物鋪層均勻鋪入預(yù)成型模具中，首先將預(yù)成型體中心的加壓壓頭下壓，壓緊纖維鋪層結(jié)構(gòu)，并將預(yù)成型模具的加壓壓頭由中心向外輻射順序下壓，下壓時(shí)盡可能的減少纖維的皺縮，以影響制品性能。如圖10 所示。在預(yù)成型模具的熱、壓作用下，使纖維預(yù)成型體定型。
圖10 纖維預(yù)成型體的熱壓預(yù)定型
⑥ 預(yù)成型體的剪裁
將經(jīng)過(guò)預(yù)熱預(yù)壓定型的碳纖維增強(qiáng)體轉(zhuǎn)入預(yù)成型體剪裁模具，并用裁剪樣模覆蓋，以裁剪樣模為依據(jù)，利用機(jī)械手臂將裁刀沿樣模邊緣進(jìn)行剪裁，切除多余的碳纖維，并獲得與注射模腔尺寸相對(duì)應(yīng)的纖維預(yù)成型體。剪裁過(guò)程如圖11、12 所示。
（2）壓制過(guò)程
① 預(yù)成型體的放置
將放置預(yù)成型體的托架依次疊放整齊，并利用帶吸盤的機(jī)械手臂將纖維預(yù)成型體吸起。將預(yù)成型體轉(zhuǎn)移至開啟的RTM成型模具中，并將RTM注射模具閉合，并利用鎖緊機(jī)構(gòu)將RTM成型模具鎖緊。如圖13、14、15所示。
圖13 纖維預(yù)成型體固定托架及機(jī)械臂、吸盤
② 樹脂傳遞注射工藝
在保證注射模型腔始終保持密封的條件下，對(duì)模具抽真空，并利用雙橡膠密封圈的回彈性能，增大模具的合模間隙，如圖 所示；并將液態(tài)低黏度樹脂在高壓注射機(jī)的作用下由模具底部中心注入高溫（模具溫度≥150℃）密封注射模具內(nèi)。
利用高精度的高溫注射機(jī)精確計(jì)量并控制樹脂體系中各組分材料（主體樹脂、固化劑、內(nèi)脫模劑等）的比例，并在高壓計(jì)量泵的作用下，進(jìn)入注射機(jī)的混合頭，并在混合頭中高壓對(duì)沖混合，并將混合均勻的樹脂迅速注入高溫模腔。
圖16 HP-RTM主體樹脂注射過(guò)程模具的閉合間隙
圖17 HP-RTM樹脂真空注射過(guò)程
注膠結(jié)束后將模具完全閉合，閉合過(guò)程中模具進(jìn)一步擠壓注射樹脂，使其充滿并浸潤(rùn)碳纖維增強(qiáng)材料，并在高溫高壓作用下快速固化。
圖18 注射結(jié)束時(shí)閉合模具并擠壓樹脂
③ 模內(nèi)噴涂技術(shù)
待HP-RTM樹脂固化結(jié)束，再次控制模具的合模間隙，并由預(yù)留的側(cè)孔及流道中注入低黏度的模具表面樹脂，并再次將模具完全閉合，擠壓膠衣樹脂使其盡可能的充模模具，并在制品表層噴涂一層均勻的樹脂膜。
④ 脫模及模具清理
待膠衣樹脂固化結(jié)束，由慢到快打開液壓機(jī)，使并利用機(jī)械手臂及其吸附裝置將制件吸附固定，開啟頂出機(jī)構(gòu)將制件頂出，并使頂出后的制件緊緊吸附在機(jī)械手臂的吸盤上。同時(shí)清理模具中殘留的樹脂飛邊等。
圖20 模具開啟時(shí)包覆在上模的制件
⑤制件的冷卻定型
脫模后，利用機(jī)械臂及吸盤將仍處于高溫狀態(tài)的成型制件，轉(zhuǎn)移到冷卻定型工裝上，并將利用真空將制件緊緊吸附在冷卻定型工裝，并通過(guò)冷卻定型工裝使制件快速冷卻至室溫。
圖22 制件轉(zhuǎn)移至冷卻定型工裝
圖23 冷卻定型工裝及成型制件
⑥ 涂脫模劑
制件脫模后，利用刷子、氣泵、氣嘴等清理模具，去除模具中殘留的樹脂及纖維等，并將模具擦拭干凈。并在模具表層均勻涂覆脫模劑，并準(zhǔn)備下一循環(huán)的生產(chǎn)。
（3）下游工藝過(guò)程
① 制件外形輪廓修邊
將冷卻定型的復(fù)合材料樣件轉(zhuǎn)移至機(jī)加工中心，為保證制件機(jī)加工精度，將制件直接移至機(jī)加工工裝上，并利用機(jī)械手以及機(jī)加工刀具，裁剪制件邊緣多余的飛邊、工藝邊等。
圖24 復(fù)合材料制件機(jī)加工中心
圖25 復(fù)合材料機(jī)加工刀具以及刀具架
圖26 復(fù)合材料制件的機(jī)加工修邊處理
② 制件連接結(jié)構(gòu)的加工以尺寸檢查
裁邊加工結(jié)束后，還需對(duì)制件的連接和配合結(jié)構(gòu)，如定位孔、配合面平面度等的機(jī)加工，加工過(guò)程中需要根據(jù)情況更換裁剪刀具，以保證制件加工精度。機(jī)加工結(jié)束后，還需要更換檢查工具，對(duì)制件進(jìn)行尺寸公差檢查，檢查結(jié)束即得到滿足使用要求的復(fù)合材料制件。如圖27、28所示。
圖27 復(fù)合材料制件連接孔的機(jī)加工
圖28 復(fù)合材料制件的尺寸精度檢查
"2016年復(fù)合材料閉模成型工藝技術(shù)研討和企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)演示交流會(huì)"11月16-18日在江蘇·常州舉辦，報(bào)名電話/微信：18953485858 0534-2317661
圖28 復(fù)合材料制件的尺寸精度檢查
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5、 工藝特點(diǎn)
HP-RTM包括預(yù)成型加工、樹脂注射、壓制過(guò)程以及修整工藝。相比于傳統(tǒng)的RTM工藝，HP-RTM工藝增加了注射后的壓制過(guò)程，降低了樹脂注射充填難度，提高了預(yù)制件的浸漬質(zhì)量，并縮短了成型周期。具體工藝特點(diǎn)如下：
① 樹脂快速充滿模腔。較大的合模間隙和較高的注射壓力（1.0-15.0MPa），以及低黏度的樹脂，極大地提升了樹脂的注射速度，縮短了成型工藝周期（3-5min）。
② 提高了樹脂固化反應(yīng)速率，縮短了樹脂的固化周期。采用高活性快速固化樹脂體系，并采用高效高壓混合、注膠設(shè)備，使樹脂基體混合均勻性更好，同時(shí)成型時(shí)需要高溫環(huán)境，大大提高了樹脂的固化反應(yīng)速率。
③ 使用內(nèi)脫模劑和自清潔系統(tǒng)。使用了注射混合頭的自清潔技術(shù)，并在原材料中添加了內(nèi)脫模劑組分，有效地提高了設(shè)備的清潔效率。
④ 降低了制件中孔隙含量，提高了制件制品性能。使用了模內(nèi)快速抽真空技術(shù)有效降低了制件中孔隙含量，提高了纖維的浸漬效率，改善了纖維和樹脂的界面結(jié)合能力，提升了制品的質(zhì)量。
⑤ 降低了制件的工藝難度，改善了樹脂浸漬增強(qiáng)材料的質(zhì)量。采用抽真空與注射后的壓縮模塑工藝相結(jié)合的方式，降低了RTM工藝注膠口和排氣口設(shè)計(jì)難度，提高了樹脂的流動(dòng)充填能力，以及樹脂對(duì)纖維的浸漬質(zhì)量。
⑥ 產(chǎn)品的厚度和三維形狀尺寸偏差低。為保證模具密封效果，采用雙剛面閉合模具，同時(shí)采用大噸位液壓機(jī)加壓，提高了成型過(guò)程的鎖模力，有效地降低了制件的厚度和形狀偏差。
⑦ 產(chǎn)品具有卓越的表面性能和質(zhì)量。采用模內(nèi)噴涂技術(shù)以及高光潔度模具，使制件在很短的時(shí)間內(nèi)即可獲得高精度的表觀質(zhì)量。
⑧ 具有很高的工藝穩(wěn)定性和重復(fù)性。采用間隙注膠和注膠后壓縮技術(shù)，極大地提高了樹脂的充模流動(dòng)能力，有效降低了工藝缺陷產(chǎn)生的幾率，具有很高的工藝重復(fù)性。
6、 關(guān)鍵工藝技術(shù)
（1）纖維增強(qiáng)材料的預(yù)定型技術(shù)
纖維預(yù)定型技術(shù)主要包括：紡織、針織和編織預(yù)成型體；縫編預(yù)成型體；短切纖維噴射預(yù)成型體；熱壓預(yù)成型體等。其中熱壓定型技術(shù)應(yīng)用最廣泛，該技術(shù)中定型劑是基礎(chǔ)保證，纖維預(yù)成型模具及壓制工藝技術(shù)是纖維定型的關(guān)鍵所在。
針對(duì)HP-RTM工藝，制件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，因此，定型模具也相對(duì)簡(jiǎn)單，關(guān)鍵在于，如何通過(guò)設(shè)計(jì)并控制程序，控制定型模具和加壓工裝有效、有序加壓定型。
（2）高精度樹脂計(jì)量、混合及注射技術(shù)
HP-RTM工藝樹脂的混合和注射主要包括：樹脂主材和模內(nèi)噴涂樹脂兩種體系，其控制的關(guān)鍵在于高精度樹脂計(jì)量系統(tǒng)、快速均勻混合技術(shù)及混合設(shè)備自清潔技術(shù)。
HP-RTM工藝樹脂主材需要在高溫、高壓下精確計(jì)量，則需要高精度的計(jì)量泵設(shè)備。樹脂均勻混合及自清潔則需要設(shè)計(jì)有高效的、自清潔、多次混合頭。
（3）成型模具溫度場(chǎng)均勻性和密封性設(shè)計(jì)
HP-RTM工藝過(guò)程中，成型模具溫度場(chǎng)的均勻性不僅決定和影響模腔中樹脂的流動(dòng)充填性能，而且對(duì)纖維的浸潤(rùn)性能，以及對(duì)復(fù)合材料整體性能及制品內(nèi)應(yīng)力都有較大的影響。因此，需要采用介質(zhì)加熱的方式結(jié)合高效、合理的循環(huán)油路設(shè)計(jì)。
成型模具的密封性，直接決定了樹脂流動(dòng)充模特征，以及成型過(guò)程的排空能力，是影響制品性能優(yōu)劣的關(guān)鍵一環(huán)。需要根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)密封圈布置位置、方式以及數(shù)量，同時(shí)需要解決模具配合間隙、頂出系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)等位置的密封難題，確保樹脂充填過(guò)程不發(fā)生漏氣現(xiàn)象，以保證制件性能。
（4）高精度液壓機(jī)及其控制技術(shù)
HP-RTM工藝過(guò)程中，樹脂的充填過(guò)程的合模間隙控制，以及壓制環(huán)節(jié)的壓力控制等都需要高效、高精度的液壓機(jī)系統(tǒng)保證。同時(shí)需要根據(jù)注膠工藝、壓制工藝的需要，提供適時(shí)控制技術(shù)，以保證成型過(guò)程的連續(xù)性。
7、 國(guó)內(nèi)外研究開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
隨著碳纖維制備加工技術(shù)的進(jìn)步，使碳纖維價(jià)格大幅度下降，對(duì)碳纖維抱有期望的汽車行業(yè)看到了希望。德國(guó)寶馬純電動(dòng)汽車I3和I8的問(wèn)世，更是把復(fù)合材料研究的目光吸引到了在I3和I8中大量使用HP-RTM工藝技術(shù)上，據(jù)寶馬公司的報(bào)道顯示，如圖29所示，在i3汽車車身Life模塊結(jié)構(gòu)的34塊碳纖維復(fù)合材料制件中，其中有13件采用HP-RTM工藝制造，2件采用泡沫夾芯RTM工藝制造，其余19件采用模壓工藝制造。在I8汽車上也有14件采用RTM工藝制造，如圖30所示。寶馬公司最新的7系列轎車，車身16件復(fù)合材料技術(shù)中共采用了4種復(fù)合材料成型工藝技術(shù)，如圖31所示。
近兩年來(lái)，國(guó)內(nèi)外復(fù)合材料研究者對(duì)HP-RTM工藝技術(shù)及其原材料和配套設(shè)備的研制空前活躍。也取得了一系列的研究進(jìn)展，具體表現(xiàn)為：
（1）樹脂基體
HP-RTM工藝用對(duì)樹脂基體的要求主要體現(xiàn)在：“一長(zhǎng)”指樹脂的膠凝時(shí)間適當(dāng)長(zhǎng)；“一快”指樹脂的固化速度快；“兩高”指樹脂具有高消泡性和高浸潤(rùn)性；“四低”指樹脂的粘度低、可揮發(fā)性低、固化收縮率低、放熱峰低。
目前，相對(duì)成熟的HP-RTM工藝用樹脂基體制備技術(shù)主要掌握在國(guó)際化工巨頭手中，其中有代表性的有：
亨斯邁（Huntsman）公司大規(guī)模生產(chǎn)的兩種樹脂體系包括：Araldite® LY 3585/Aradur® 3475、Araldite® LY 3585/Hardener XB 3458（大量應(yīng)用于I3的車身結(jié)構(gòu)），這兩種樹脂體系既可以應(yīng)用于HP-RTM工藝，也可以應(yīng)用于WCM（Wet Compression Molding）工藝。兩款樹脂的成型溫度分別為115℃、100℃，工藝周期分別為：3分30秒、6分15秒。
陶氏（DOW）化學(xué)公司VORAFORCE 5300/ VORAFORCE 5300 IMR樹脂體系的注膠時(shí)間15-60s，固化時(shí)間30-120s。
瀚森（Hexion）公司開發(fā)的EP TRAC 06000/ EK TRAC 06130樹脂體系，成型溫度120℃，模具成型時(shí)間93s。
漢高（Henkel）公司生產(chǎn)的樂(lè)泰Loctite MAX3基體樹脂固化時(shí)間為5.5min，用于生產(chǎn)汽車的車頂。
邁騰（Momentive）公司生產(chǎn)的Epikote 05475 / Epikure 05500 / Heloxy 112樹脂體系在130℃下的成型周期為2分15秒，樹脂基體玻璃化轉(zhuǎn)變溫度110℃。
巴斯夫（BASF ）專為結(jié)構(gòu)件HP-RTM工藝開發(fā)全新環(huán)氧樹脂系統(tǒng)BaxxodurSystem2202樹脂體系，該樹脂在120℃下，注膠時(shí)間僅為45秒，且纖維浸潤(rùn)效果極佳，并能在2.5min內(nèi)完成固化。
國(guó)內(nèi)：上海惠柏新材公司生產(chǎn)的RA-8930A/B、RA-8931A/B、RA-8920A/B三種樹脂體系，120℃的凝膠時(shí)間分別為34s、33s、18s。
廣東博匯新材料科技有限公司生產(chǎn)的EpoTech®4330A/B樹脂體系，可實(shí)現(xiàn)130 ℃ /1min或120 ℃/3min快速固化成型。EpoTech®4330A/4331B樹脂體系，可是現(xiàn)在140 ℃/2min或120 ℃/5min快速固化成型。
（2）成型裝備
目前，HP-RTM工藝裝備技術(shù)發(fā)展較為成熟的主要掌握在國(guó)際機(jī)械加工設(shè)備制造巨頭手中，其中有代表性的有：
德國(guó)迪芬巴赫公司（Dieffenbacher）和克勞斯瑪菲公司（KraussMaffei）共同開發(fā)的高壓樹脂傳遞模塑成型工藝（HP-RTM）自動(dòng)化生產(chǎn)線，兩家公司的具體分工情況如圖32所示；蒂芬巴赫公司開發(fā)的HP-RTM生產(chǎn)線用纖維預(yù)成型設(shè)備和壓制成型設(shè)備如圖33、34所示；克勞斯瑪菲公司設(shè)計(jì)開發(fā)的HP-RTM工藝用注膠機(jī)和混合頭如圖35、36所示。
圖32 迪芬巴赫公司和克勞斯瑪菲公司HP-RTM生產(chǎn)線具體分工情況
圖33 蒂芬巴赫公司提供的與纖維預(yù)成型設(shè)備
圖34蒂芬巴赫公司提供的高壓壓制成型設(shè)備
德國(guó)恩格爾公司（ENGEL）和亨內(nèi)基公司（Hennecke）共同開發(fā)的高壓樹脂傳遞模塑成型工藝自動(dòng)化生產(chǎn)線，所設(shè)計(jì)的生產(chǎn)線原理如圖37所示，圖38為生產(chǎn)線實(shí)物圖；亨內(nèi)基公司開發(fā)HP-RTM注膠機(jī)及其混合頭如圖39、40所示。
圖37 恩格爾公司和亨內(nèi)基公司開發(fā)HP-RTM生產(chǎn)線示意圖
圖38 恩格爾公司和亨內(nèi)基公司開發(fā)HP-RTM生產(chǎn)線
圖33 蒂芬巴赫公司提供的與纖維預(yù)成型設(shè)備
圖34蒂芬巴赫公司提供的高壓壓制成型設(shè)備
德國(guó)恩格爾公司（ENGEL）和亨內(nèi)基公司（Hennecke）共同開發(fā)的高壓樹脂傳遞模塑成型工藝自動(dòng)化生產(chǎn)線，所設(shè)計(jì)的生產(chǎn)線原理如圖37所示，圖38為生產(chǎn)線實(shí)物圖；亨內(nèi)基公司開發(fā)HP-RTM注膠機(jī)及其混合頭如圖39、40所示。
圖37 恩格爾公司和亨內(nèi)基公司開發(fā)HP-RTM生產(chǎn)線示意圖
圖38 恩格爾公司和亨內(nèi)基公司開發(fā)HP-RTM生產(chǎn)線
圖39 亨內(nèi)基公司開發(fā)HP-RTM注膠機(jī)
圖40 亨內(nèi)基公司開發(fā)HP-RTM注膠機(jī)用混合頭
意大利康?。–annon）公司獨(dú)立設(shè)計(jì)和開發(fā)了全套HP-RTM生產(chǎn)線如圖41-45所示。
圖41 康隆公司設(shè)計(jì)開發(fā)的HP-RTM生產(chǎn)線 1
圖42 康隆公司設(shè)計(jì)的HP-RTM纖維預(yù)成型生產(chǎn)線
圖43 康隆公司開發(fā)的HP-RTM纖維預(yù)成型生產(chǎn)線
圖44 康隆公司開發(fā)的HP-RTM專用注膠機(jī)
德國(guó)舒勒集團(tuán)（SCHULER）與德國(guó)孚利模集團(tuán)（FRIMO）有限公司也共同開發(fā)了HP-RTM生產(chǎn)線，所設(shè)計(jì)的生產(chǎn)線如圖46所示；其中由舒勒公司開發(fā)的專用液壓機(jī)如圖47所示。
圖46德國(guó)舒勒集團(tuán)與德國(guó)孚利模集團(tuán)設(shè)計(jì)的HP-RTM生產(chǎn)線
圖47 德國(guó)舒勒公司生產(chǎn)的HP-RTM液壓機(jī)
國(guó)內(nèi)在HP-RTM工藝成型設(shè)備方面也進(jìn)行了一定的研究，但是由于設(shè)備研發(fā)投入要求過(guò)高，單一的設(shè)備廠家無(wú)論從經(jīng)費(fèi)和技術(shù)儲(chǔ)備都很難支撐整條生產(chǎn)線的研制任務(wù)，而各大型企業(yè)之間也缺乏有效的溝通和合作機(jī)制，因此到目前為止，除康得復(fù)合材料有限責(zé)任公司從國(guó)外引進(jìn)的2條HP-RTM生產(chǎn)線外，還沒有一條自主開發(fā)的HP-RTM生產(chǎn)線。國(guó)內(nèi)開發(fā)的單一設(shè)備主要有：上海越科復(fù)合材料有限公司開發(fā)了HP-RTM專用注膠機(jī)，浙江優(yōu)普模塑有限公司開發(fā)了快速成型雙工位RTM壓機(jī)及成型模具，如圖48所示。
圖48浙江優(yōu)普模塑有限公司開發(fā)的雙工位RTM壓機(jī)及成型模具
圖42 康隆公司設(shè)計(jì)的HP-RTM纖維預(yù)成型生產(chǎn)線
圖43 康隆公司開發(fā)的HP-RTM纖維預(yù)成型生產(chǎn)線
圖44 康隆公司開發(fā)的HP-RTM專用注膠機(jī)
德國(guó)舒勒集團(tuán)（SCHULER）與德國(guó)孚利模集團(tuán)（FRIMO）有限公司也共同開發(fā)了HP-RTM生產(chǎn)線，所設(shè)計(jì)的生產(chǎn)線如圖46所示；其中由舒勒公司開發(fā)的專用液壓機(jī)如圖47所示。
圖46德國(guó)舒勒集團(tuán)與德國(guó)孚利模集團(tuán)設(shè)計(jì)的HP-RTM生產(chǎn)線
圖47 德國(guó)舒勒公司生產(chǎn)的HP-RTM液壓機(jī)
國(guó)內(nèi)在HP-RTM工藝成型設(shè)備方面也進(jìn)行了一定的研究，但是由于設(shè)備研發(fā)投入要求過(guò)高，單一的設(shè)備廠家無(wú)論從經(jīng)費(fèi)和技術(shù)儲(chǔ)備都很難支撐整條生產(chǎn)線的研制任務(wù)，而各大型企業(yè)之間也缺乏有效的溝通和合作機(jī)制，因此到目前為止，除康得復(fù)合材料有限責(zé)任公司從國(guó)外引進(jìn)的2條HP-RTM生產(chǎn)線外，還沒有一條自主開發(fā)的HP-RTM生產(chǎn)線。國(guó)內(nèi)開發(fā)的單一設(shè)備主要有：上海越科復(fù)合材料有限公司開發(fā)了HP-RTM專用注膠機(jī)，浙江優(yōu)普模塑有限公司開發(fā)了快速成型雙工位RTM壓機(jī)及成型模具，如圖48所示。
圖48浙江優(yōu)普模塑有限公司開發(fā)的雙工位RTM壓機(jī)及成型模具
（3）應(yīng)用發(fā)展方向及趨勢(shì)
HP-RTM所制備的復(fù)合材料具有強(qiáng)度模量高、孔隙含量低，表觀性能優(yōu)異，生產(chǎn)高效等特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，目前所開發(fā)的產(chǎn)品主要用于各種具有高承載功能的汽車零部件。目前采用HP-RTM工藝生產(chǎn)的復(fù)合材料制品主要有：
意大利康隆集團(tuán)為寶馬M3轎車生產(chǎn)的汽車頂蓋，如圖49所示。寶馬公司和SGL聯(lián)合開發(fā)的，采用HP-RTM工藝制造的寶馬i3車身Life模塊車身結(jié)構(gòu)，如圖50所示。寶馬7系列轎車側(cè)圍車頂加強(qiáng)板、車頂中橫梁結(jié)構(gòu)均采用HP-RTM工藝制作，如圖51所示。本特勒-西格里（Benteler-SGL）采用漢高公司的樂(lè)泰（Loctite）樹脂基體采用HP-RTM生產(chǎn)的復(fù)合材料板簧重量可減輕65%，如圖52所示；本特勒-西格里采用HP-RTM工藝生產(chǎn)的復(fù)合材料車用支桿，如圖53所示?？藙谒宫敺撇捎脻h高Loctite Max3樹脂生產(chǎn)的汽車車頂，如圖54所示。蒂芬巴赫公司生產(chǎn)的HP-RTM復(fù)合材料后備箱內(nèi)襯板，如圖55所示。上?；莅匦虏墓静捎肦A-8920A /B生產(chǎn)的汽車車頂如圖56所示。
圖49 寶馬M3轎車HP-RTM頂蓋
圖50 寶馬公司和SGL聯(lián)合開發(fā)的I3轎車車身
圖51 寶馬7系列轎車用HP-RTM側(cè)圍車頂加強(qiáng)板
圖52 本特勒-西格里采用HP-RTM生產(chǎn)的復(fù)合材料板簧
圖53 本特勒-西格里采用HP-RTM工藝生產(chǎn)的復(fù)合材料車用支桿
圖54 采用漢高Loctite Max3樹脂生產(chǎn)的汽車車頂
圖55 蒂芬巴赫公司生產(chǎn)的HP-RTM復(fù)合材料后備箱內(nèi)襯板
圖51 寶馬7系列轎車用HP-RTM側(cè)圍車頂加強(qiáng)板
圖52 本特勒-西格里采用HP-RTM生產(chǎn)的復(fù)合材料板簧
圖53 本特勒-西格里采用HP-RTM工藝生產(chǎn)的復(fù)合材料車用支桿
圖54 采用漢高Loctite Max3樹脂生產(chǎn)的汽車車頂
圖55 蒂芬巴赫公司生產(chǎn)的HP-RTM復(fù)合材料后備箱內(nèi)襯板
圖56 上?；莅匦虏墓静捎肦A-8920A/B生產(chǎn)的汽車車頂
由HP-RTM工藝制品的應(yīng)用開發(fā)情況不難看出，目前開發(fā)的產(chǎn)品主要集中在具有較高強(qiáng)度要求的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件領(lǐng)域。而且由于HP-RTM工藝裝備體系既包括纖維預(yù)成型系統(tǒng)，還需要快速液壓系統(tǒng)、高效自清潔混合注膠系統(tǒng)、高密封模具系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等，設(shè)備體系繁雜，制造技術(shù)難度大，大大提高了復(fù)合材料零部件的制造成本，雖然該工藝技術(shù)滿足汽車產(chǎn)品的生產(chǎn)節(jié)拍要求，但其較高制造成本與汽車行業(yè)要求的低成本尚有一定的差距，因此，推廣應(yīng)用難度較大。
綜上所述，HP-RTM工藝技術(shù)進(jìn)一步推廣應(yīng)用必須解決的問(wèn)題主要包括：
①高效率、低成本制造裝備的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)能力；
②高性能、低黏度、快速固化樹脂體系的研制和開發(fā)；
③行業(yè)相關(guān)企業(yè)的協(xié)同開發(fā)機(jī)制和合作模式；④積極探索和開發(fā)新的應(yīng)用市場(chǎng)。
本文由中北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院張彥飛先生提供，轉(zhuǎn)載請(qǐng)標(biāo)明出處，謝謝！
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