复合材料制造工艺（常见复合材料成型方法）

设计和制造复合材料零件的模具需要了解制造复合材料零件常用的制造工艺。根据设计和制造要求（可能包括强度、重量、成本、质量或数量），可以使用不同的工艺，下面概述了几种常见的复合材料制造工艺：

湿法铺层

湿法铺层是最基本的复合材料制造工艺。其主要吸引力在于简单和低成本。除了干布、层压树脂系统以及用于在布和树脂结合和固化时支撑它们的模具或工具外，它几乎不需要任何工具和材料。

在湿法铺层工艺中，将干布放入模具中、芯材上或要修复的结构上，然后用刷子或滚筒将混合树脂涂在布上，直到布完全被树脂浸透。如果需要多层布才能达到所需的厚度，通常将各层单独涂抹并一次浸湿一层。在层压板浸透后，通过用橡胶滚刷每层来去除层压板中的多余树脂。湿法铺层工艺简单易学，易于快速实施。

然而，使用湿法铺层方法建造的结构通常很重，原因有两个。

首先，湿法铺层方法制造的结构富含树脂，因为从层压板中去除多余树脂的唯一方法就是用橡胶刮刀刮掉多余的树脂。

其次，使用湿法铺层方法制造的结构在各个部件的机械性能方面可能存在很大差异，这意味着使用湿法铺层方法进行设计时必须考虑较大的安全系数以应对这种差异。

湿铺工艺中可能出现的缺陷包括针孔、干斑和布层之间的气孔。还可能出现编织扭曲，削弱结构。由于需要连续手动润湿和刮擦每层布，这在湿铺工艺中很常见。

最适合用于：

• 原型
• 维修
• 修改
• 模具制造
• 低成本零件
• 小批量生产
• 中小型零件
• 必须分多个阶段建造的定制结构

避免使用于：

• 高品质、生产级零件
• 需要关注重量、可变性和外观的部件
• 大型部件，人力有限
• 需要大量零件的生产场景

湿法铺层 + 真空袋

通过在工艺中添加真空袋和几种耗材，可以减少湿法铺层部件中存在的多余树脂。

在湿法铺层真空袋工艺中，干布被层压树脂浸透，就像湿法铺层工艺一样，但随后在层压板上放置真空袋。必须选择具有足够工作时间的层压树脂，以便在树脂开始凝胶之前安装真空袋。真空袋压缩层压板堆并挤出多余的树脂。在安装真空袋之前，通过在层压板顶部添加一层剥离层、离型膜和排气布（耗材）来吸收层压板中的多余树脂。

当然，此工艺需要前面提到的耗材以及真空泵、真空管线和密封胶带。此外，模具必须构造成气密的，以便在树脂固化时保持真空完整性。

真空袋和耗材的加入引入了一种机制来去除多余的树脂并消除湿铺层中出现的一些缺陷，例如布层之间的气孔。使用这种方法，小针孔仍然存在，干点仍然会出现，但与单独的湿铺层相比，这些缺陷明显减少。

最佳用途：

• 与湿法铺层的应用相同，但对于在纤维与树脂比率和层压板固结方面需要更高质量的部件。

避免使用于：

• 需要完全无空隙表面光洁度的装饰部件。

灌注（VARTM、VARI、真空灌注）

灌注工艺包括将干布放入模具中，然后将干布用真空袋封在模具表面。然后将树脂吸入真空袋区域，让树脂流过干布，使干布完全浸透，同时只允许最少量的树脂进入干布中。该工艺使用灌注专用树脂系统，其粘度低于层压树脂系统。

前面提到的制造工艺是“开放”的，而灌注是“封闭”工艺，这意味着在工艺过程中几乎消除了与树脂的物理接触。除了接触树脂的风险较低之外，通过灌注成功制造大型复合材料部件所需的技术人员也更少。

这是因为布料在模具中干燥放置，没有树脂，因此无需像湿铺层制造技术那样在树脂固化之前将所有布料层都放置到位。除了是封闭工艺外，灌注还能生产出无空隙、表面光洁度高、纤维与树脂比率高的高质量部件。

灌注可能是一个难以成功实施的工艺，因为要使整个层压板堆达到适当的饱和度需要仔细规划，有时只能通过反复试验才能掌握。与湿铺层或湿铺层真空袋工艺相比，灌注的消耗材料数量也更多，但这通常可以通过减少劳动力和质量缺陷来抵消。

最适合用于：

• 中批量生产
• 要求高纤维与树脂比、高质量和高重复性的部件
• 结构件和装饰件
• 需要高质量但成本敏感的应用

避免使用于：

• 一次性零件
• 修复工作
• 大批量生产

非热压罐预浸料

预浸料工艺省去了手动或灌注树脂的步骤。预浸料布或“预浸料”是已经浸透环氧树脂的纤维增强材料。预浸料通常储存在冷环境中以防止环氧树脂固化。

将其切割成适当尺寸并以未固化状态应用于模具。将布应用于模具后，在层压板堆栈上安装真空袋，然后在真空下压缩。然后将整个组件在高温下进行后固化，然后将部件从模具中取出并修整为最终尺寸。

预浸料工艺的主要优点是可以严格控制纤维与树脂的比例，并消除了层压板中出现干点的可能性。在这方面，它比湿法铺层或灌注法更不容易出错，这使得它非常适合认证飞机的复合材料结构。该工艺的缺点是预浸料布通常需要最低订购量，并且保质期有限。

最适合用于：

• 要求高质量和高强度的部件
• 结构和装饰部件（小型和大型）
• 需要良好重复性和良好纤维与树脂比率的部件
• 生产环境
• 经过认证的飞机结构

避免使用于：

• 维修
• 一次性零件
• 不需要高强度或高美观度的部件或应用，如模具制造。