两种核心技术的结合 实现碳纤维复合材料的“一步化”生产

材料牛注：日本在德国子公司——Toho Tenax公司开发了一套碳纤维增强塑料的生产系统。即高压树脂传递模塑工艺（HP-RTM）与一步法碳纤维制件技术的结合产物——预成型PVP技术，正是这两种技术的结合，使碳纤维复合材料又迎来了第二春。

把高压树脂传递模塑工艺（HP-RTM）与碳纤维预处理相结合制成粘结剂，有报道称该法已实现碳纤维增强塑料（CFRP）制件的整体生产，同时复合零件的尺寸与性能也得到了优化。此后，该技术由Toho Tenax 欧洲股份有限公司(TTE)接手（隶属Teijin集团的日本Toho Tenax公司在德国的子公司）。

该生产系统实际上是两种工艺的结合即高压树脂传递模塑工艺与一步法碳纤维制件技术（也就是2014年开发的预成型PVP技术）。目前一位欧洲汽车制造商已经采用了该系统，并且其他项目的应用也在筹划当中。据了解，有关优质外观零件大规模化生产的研究和开发已经启动。

碳纤维增强塑料制件

该系统是基于利用Tenax公司的黏合纱、碳纤维与树脂粘结剂相结合的预成型自动化PVP技术。这种预先形成无需中间步骤。由于纤维的各向同性，纱线可以由任意纤维铺放处理，也可以由单向纤维整齐铺放在应力集中区。

这两种技术——随机或者单向纤维排列铺放——可以组合成任意形状，以满足成本和机械的需求。此外，预成型PVP技术与传统粗加工相比，大大降低了碳纤维浪费，是一种自动化成型技术，同时也是一种能够满足碳纤维增强塑料零件（CFRP）的特殊客户需求的低成本优化方案。新引入的系统能够实现从碳纤维到碳纤维增强塑料零件的一步法生产。据报道，相比金属材料而言，PVP技术和HP-RTM技术的结合，使大批量生产复合零部件的价格优势突出。

尽管应当继续努力为汽车减重，但材料的韧性和刚度也必要满足安全标准。据Toho Tenax公司称，现有的金属材料在薄片状时韧性大幅度下降。虽然可以优化结构设计实现减重和获得一定的刚度，如U形设计的高强钢板，但增韧后的金属材料由于弹性低却不合适冲压。

减少大型制件的连接头是减重方法的一种，但仍然需要更优良的成形性能、韧性以及刚度。碳纤维增强塑料（CFRP）的制备通常基于热固性树脂在高压釜中的固化。然后用基体树脂预浸渍的半固化片或碳纤维板，经模具分层，装袋，抽真空最后在高温下密封。经热压处理过的碳纤维增强塑料强度高，但需要延长生产周期。

预成型的树脂传递模塑加工十分常见，但需要中间步骤，因而生产成本较高，还需要铺放很多短纤维，造成大量碳纤维的浪费。此外，该工艺不适合制作复杂且壁厚的制件。

原文参考地址： New high-pressure RTM process for carbon fiber composites promises economies of scale

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