【专业讲堂】详细概述热塑性复合材料的现状及加工（三）：成型工艺

在前两期文章中《详细概述热塑性复合材料的现状及加工（一）：常见的材料形式》、《详细概述热塑性复合材料的现状及加工（二）：典型特性分析》分别介绍了热塑性复合材料的材料形式、热塑性复合材料的性能优势和典型特性等，本文主要介绍了热塑性复合材料常见的成型工艺。

06 常见成型工艺

自动化工艺的新发展正在降低制造热塑性零件的成本。这些发展满足了复合材料工业降低复合材料零件加工成本的需求。由于热塑性塑料的性质，目前有许多此类技术可用于有效且经济地生产零件，热塑性塑料可在加工温度下迅速形成。

由于不进行化学反应，因此标准的热塑性塑料固化循环要求材料保持在加工温度下，直到整个零件达到加工温度为止。一台压力机可用于将许多热塑性塑料成型，并具有高效的循环时间。不同公司正在生产几种自动化工艺来以优化热塑性零件的质量和制造速度。最广泛且普遍的成型技术包括以下几个方面：

6.1 自动纤维铺放和胶带铺放

不少制造商正在使用缝隙带和热塑性复合材料丝束来生产零件，将胶带在一定的温度和压力下放置在工具或心轴上，在放置过程中使材料固化，这意味着不需要其他处理。

纤维自动铺放

由于该过程中工艺压力相对较低，因此至关重要的是，该过程中使用的单元胶具有非常低的空隙率。

6.2 热成型

热塑性复合材料的热成型类似于通常用于非增强塑料的热成型程序。固化的热塑性层压板通常使用红外线加热器加热到加工温度，该加热器需要几秒钟到几分钟才能将零件加热到所需的温度。将其移至冲压工位，在此使用阴模和阳模进行零件成型。零件成形过程的总持续时间通常少于5分钟。

自动化生产装置

可以使用机械有效地铺设热塑性塑料带，其纤维方向在设计中规定。使用局部加热源将帘布层粘合在一起，随后的坯料被压制并热成型成零件。

6.3 连续压缩成型（CCM）

CCM（Continuous Compression Molding）是一种半连续的自动化制造技术，能够吸收热塑性复合材料并制造几乎无限制长度的平板或高度成型的型材。

CCM工艺主要优势在于具有更高的生产力，更高的质量和尺寸一致性，而且能够节约能源。

CCM工艺具有更高的质量一致性

07 结束语

目前，在结构复合材料领域有多种材料可供选择，但复合材料行业正致力于寻找一种具有成本效益的制造方法，来帮助降低零件的总成本，降低成本其中的一个关键重点是在不使用高压釜的情况下制造零件。

用热塑性聚合物增强的复合材料为制造工程师和设计师提供了一系列不同的工艺，使零件能够可靠、快速地生产出来。凭借高韧性、室温存储、几乎无限的保质期、通过焊接将结构结合的能力以及现代自动化技术等优势，热塑性复合材料将继续在越来越多的应用中发挥重要作用。