兩種核心技術的結合 實現碳纖維復合材料的“一步化”生產

材料牛注：日本在德國子公司——Toho Tenax公司開發了一套碳纖維增強塑料的生產系統。即高壓樹脂傳遞模塑工藝（HP-RTM）與一步法碳纖維制件技術的結合產物——預成型PVP技術，正是這兩種技術的結合，使碳纖維復合材料又迎來了第二春。

把高壓樹脂傳遞模塑工藝（HP-RTM）與碳纖維預處理相結合制成粘結劑，有報道稱該法已實現碳纖維增強塑料（CFRP）制件的整體生產，同時復合零件的尺寸與性能也得到了優化。此后，該技術由Toho Tenax 歐洲股份有限公司(TTE)接手（隸屬Teijin集團的日本Toho Tenax公司在德國的子公司）。

該生產系統實際上是兩種工藝的結合即高壓樹脂傳遞模塑工藝與一步法碳纖維制件技術（也就是2014年開發的預成型PVP技術）。目前一位歐洲汽車制造商已經采用了該系統，并且其他項目的應用也在籌劃當中。據了解，有關優質外觀零件大規模化生產的研究和開發已經啟動。

碳纖維增強塑料制件

該系統是基于利用Tenax公司的黏合紗、碳纖維與樹脂粘結劑相結合的預成型自動化PVP技術。這種預先形成無需中間步驟。由于纖維的各向同性，紗線可以由任意纖維鋪放處理，也可以由單向纖維整齊鋪放在應力集中區。

這兩種技術——隨機或者單向纖維排列鋪放——可以組合成任意形狀，以滿足成本和機械的需求。此外，預成型PVP技術與傳統粗加工相比，大大降低了碳纖維浪費，是一種自動化成型技術，同時也是一種能夠滿足碳纖維增強塑料零件（CFRP）的特殊客戶需求的低成本優化方案。新引入的系統能夠實現從碳纖維到碳纖維增強塑料零件的一步法生產。據報道，相比金屬材料而言，PVP技術和HP-RTM技術的結合，使大批量生產復合零部件的價格優勢突出。

盡管應當繼續努力為汽車減重，但材料的韌性和剛度也必要滿足安全標準。據Toho Tenax公司稱，現有的金屬材料在薄片狀時韌性大幅度下降。雖然可以優化結構設計實現減重和獲得一定的剛度，如U形設計的高強鋼板，但增韌后的金屬材料由于彈性低卻不合適沖壓。

減少大型制件的連接頭是減重方法的一種，但仍然需要更優良的成形性能、韌性以及剛度。碳纖維增強塑料（CFRP）的制備通常基于熱固性樹脂在高壓釜中的固化。然后用基體樹脂預浸漬的半固化片或碳纖維板，經模具分層，裝袋，抽真空最后在高溫下密封。經熱壓處理過的碳纖維增強塑料強度高，但需要延長生產周期。

預成型的樹脂傳遞模塑加工十分常見，但需要中間步驟，因而生產成本較高，還需要鋪放很多短纖維，造成大量碳纖維的浪費。此外，該工藝不適合制作復雜且壁厚的制件。

原文參考地址：?New high-pressure RTM process for carbon fiber composites promises economies of scale

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