一种行业领先的集成成型单元，

　　仅用2分钟的循环时间，

　　即在一个生产单元中

　　实现了无需粘合剂的混合复合材料部件的功能化生产。

　　从HP-RTM到预浸带

　　最初的想法是采用C-RTM制造环氧CFRP 部件，C-RTM是由亚琛工业大学塑料加工研究院（简称“IKV”）开发的一种高压树脂传递模塑成型（HP-RTM）工艺，也称为“间隙浸渍”。

　　然而，在此期间，基于带材的自动化工艺开始挑战无卷曲织物（简称“NCF”）的液态成型，据说这使切割废料减少了30%。

　　快速固化液态环氧树脂也被扩展成预浸材料，使得模压成型以1～2min的潜在循环时间而极具吸引力。

　　针对示范件的外壳，评估了4种单向预浸料。利用Broetje-Automation公司（德国Rastede）的STAXX带材铺放单元，这些材料被转变成净形状的二维订制坯料。

　　在被放入OPTO-Light成型单元之前，采用自动化的预成型设备，如Broetje-Automation公司的STAXX带材铺放单元，将预浸丝束和预浸带转变成净形状的二维订制坯料（图片来自亚琛工业大学AZL）

　　然后对订制坯料进行预成型，以为铺放到OPTO-Light成型单元中作好准备（图片来自亚琛工业大学AZL）

　　之后，采用朗盛（德国科隆）的30%短玻纤增强聚酰胺6（GF/PA6）Durethan BKV 30 H2.0 材料，对成型好的CFRP壳体进行二次成型。

　　一台克劳斯玛菲的CXW-200-380/180 SpinForm注塑机被选作OPTO-Light制造单元的基础设备并被安装在AZL。该机采用专门开发的水平转模板技术，使得多组分注塑成型得以实现。

　　安装在水平转模板上的模具拥有两个不同的成型型腔，用于两种不同的成型工艺，即环氧预浸料的模压成型和热塑性塑料的二次注射成型。

　　“以前没有人发明过这样的模具。”Schares介绍说。

　　宝马和克劳斯玛菲花费了数周时间，最终落实了两项工艺的所有要求，包括：基于不同温区的公差、转动精度和对热固性树脂的密封，以及注塑成型模具的标准细节。

　　步骤一：将碳纤维/环氧预浸带预成型件放入OPTO-Light成型单元中

　　步骤二：预成型件在水平预浸料的模压成型中被固化成一个CFRP的壳体

　　步骤三：固化的壳体在水平转模板上旋转，多功能激光扫描仪实施部件参照

　　步骤四：在为二次成型作准备时，激光烧蚀去除最上面10μm厚的环氧树脂层

　　步骤五：预处理的壳体在水平转模板上旋转，以采用短玻纤增强PA6配混料对其进行背部注射成型

　　步骤六：最终的部件特征是，沿激光预处理的路径进行精确的二次成型

　　激光烧蚀和部件参照

　　由模压成型工艺生产的环氧CFRP壳体必须在热塑性二次成型前得到预处理，以确保在不同的材料之间实现足够的连接强度。

　　与机械或化学预处理相比，激光烧蚀提供了环境友好的一步法工艺，能实现精确的烧蚀深度和路径，非常适合沿三维表面将肋连接到部件上。

　　这种烧蚀方法需要局部去除最上面的10μm厚的环氧树脂层来露出碳纤维。这清洁了表面并产生了微结构，从而允许二次成型的配混料能够润湿和渗透暴露的纤维。

　　多功能激光扫描仪以纳秒脉冲发射波长为1.064nm的激光束。

　　“你需要高强度，脉冲能最有效地实现这一点。”Schares解释道，“我们尝试了连续波激光，但它却将过多的热应力引入到连接区下方的复合材料层压板中，从而降低了纤维-环氧树脂之间的粘接性。所以，寻找一种适合工艺的束源，以便在工业环境中用于远程加工，这并不容易。”

　　由于二次成型的肋必须匹配到预处理的区域，因此要求这种烧蚀工艺具有高定位精度。

　　二次成型的玻璃纤维PA6复合材料的后续放置，则由模具工装严格定义。这样，一种必要的部件参照方法就被AZL开发出来。

　　“预处理的形状与二次成型配混料之间的偏移应小于300μm。因此，激光扫描场中心点（工具中心点）的精度必须处在相对于基准点150μm的范围内。这一点得到了实现，而且激光预处理的周期不到2min。

　　“非常重要的是，弗劳恩霍夫生产技术研究所（简称“IPT”）为机器人和激光束的路径产生所作的前期开发工作，这不是小事。”Schares表示。

　　该系统的确证明了其能力——试验结果表明，二次成型的GF/PA6与环氧CFRP基材之间的剪切强度是27MPa。

文章来源：《热固性树脂》 网址: http://www.rgxsz.cn/zonghexinwen/2021/0209/402.html

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