復合材料低成本制造技術應用
復合材料的成本主要包括3個方面:原材料成本、設計制造成本以及使用維護成本;低成本復合材料技術包括了低成本設計技術、低成本制造技術和低成本材料技術。其中,低成本制造技術是核心。根據本次調查的反饋,結合美國制造商提供的信息,應用中復合材料成本組成主要為材料(15%)、預浸料鋪疊(25%)、裝配(45%)、固化(10%)、緊固工藝(5%),各成本所占比例如圖2所示。由圖可以看出,在實際生產中,為降低成本,設計/材料/制造一體化技術和成形工藝技術是復合材料低成本制造技術的研究重點。目前已開發了多種低成本制造技術,包括樹脂傳遞模塑成形技術(RTM)、樹脂膜滲透技術(RFI)、真空輔助樹脂滲透成形技術(VARI)、纖維纏繞、拉擠成型以及自動鋪放等。
圖 2,復合材料成本中,各項所占比例
1、RTM工藝。該技術已獲得了較為廣泛的應用,是航空、航天先進復合材料低成本制造技術的主要發展方向之一。該工藝避免了預浸料的生產工序,能夠適應航空航天復合材料結構件的小批量、多品種的生產特點。但是,在實際生產過程中,還要結合模具的資金投入來決定是否選擇RTM工藝。
2、FI和VARI工藝。RFI采用傳統的真空袋壓成形方法,避免了RTM工藝所需的樹脂計量注射設備和雙面模具的加工,大大降低了成本,然而對材料和工裝的耐高溫性具有較高要求;VARI擺脫了熱壓罐設施的依賴,具備明顯的低成本潛力,卻需要材料、工藝和設計人員的協同配合。