樹脂基復合材料的案例
干貨丨北京航材院：航空發動機樹脂基復合材料的應用
樹脂基復合材料因其比強度比剛度高，可設計性好，阻尼減振性能優異，易于整體化成型等優點已成為新型航空發動機重要的結構材料。本文選取風扇葉片，包容機匣，聲襯和襯套等典型航空發動機部件，,介紹了樹脂基復合材料在國外民用航空發動機的應用狀況。之后論述了樹脂基復合材料在航空發動機結構優化，經濟性，環保性等方面的優勢。基于微納材料混雜技術，3D打印技術和超材料技術分析了航空發動機樹脂基復合材料發展的新趨勢。最后從"設計-材料-工藝-評價"角度就未來樹脂基復合材料在我國民用航空發動機應用發展提出了一些思考。
近些年美國通用電氣公司(USA, general electric company, GE或通用電氣)、美國普拉特·惠特尼公司(USA, pratt & whitney group, P&W或普·惠)、英國羅爾斯·羅伊斯公司(UK, rolls-royce group, R·R或羅·羅)等在樹脂基復合材料發動機部件應用方面取得了較大進展。以普·惠公司為例，1970年首先在JT9D發動機上使用玻璃纖維/環氧樹脂復合材料制備了風扇整流錐。為了進一步減重，1981年采用芳綸纖維/環氧樹脂復合材料制備了JT9D-TR4發動機整流錐。之后樹脂基復合材料被大量應用于普·惠發動機上，如PW4084發動機樹脂傳遞模塑工藝(resin transfer moulding, RTM)制備的碳纖維/環氧樹脂風扇葉片墊塊、PW4168發動機雙馬樹脂復合材料整流罩和碳纖維/環氧樹脂復合材料反推力裝置等短艙部件。圖1中列出了目前國外民用渦扇發動機樹脂基復合材料應用部位、材料體系及制備工藝。
展開 【科普系列】民用航空發動機樹脂基復合材料應用
樹脂基復合材料在國外民用航空發動機的應用狀況
近些年美國通用電氣公司(USA, general electric company, GE或通用電氣)、美國普拉特·惠特尼公司(USA, pratt & whitney group, P&W或普·惠)、英國羅爾斯·羅伊斯公司(UK, rolls-royce group, R·R或羅·羅)等在樹脂基復合材料發動機部件應用方面取得了較大進展。以普·惠公司為例，1970年首先在JT9D發動機上使用玻璃纖維/環氧樹脂復合材料制備了風扇整流錐。為了進一步減重，1981年采用芳綸纖維/環氧樹脂復合材料制備了JT9D-TR4發動機整流錐。之后樹脂基復合材料被大量應用于普·惠發動機上，如PW4084發動機樹脂傳遞模塑工藝(resin transfer moulding, RTM)制備的碳纖維/環氧樹脂風扇葉片墊塊、PW4168發動機雙馬樹脂復合材料整流罩和碳纖維/環氧樹脂復合材料反推力裝置等短艙部件。圖1中列出了目前國外民用渦扇發動機樹脂基復合材料應用部位、材料體系及制備工藝。圖中1~12依次為渦扇發動機電控單元匣、進氣道消聲襯板、風扇葉片、進氣整流錐、進氣整流罩、發動機檢視門、反推力裝置、壓氣機整流罩、外涵道、出口導流葉片、風扇機匣、發動機短艙等部件。以下將對國外民用航空發動機典型樹脂基復合材料部件應用發展狀況進行詳細分析。
1 風扇葉片
20世紀七十年代，羅·羅公司最早嘗試將碳纖維樹脂基復合材料應用于RB211發動機風扇葉片。
展開 基于粘彈性本構模型的熱固性樹脂基復合材料固化變形數值仿真模型
背景介紹
熱固性樹脂基復合材料在制件成型過程中會產生殘余應力，引起固化變形，從而增加裝配和制造的難度，因此，合理預測預制件固化過程中的殘余應力的發展具有重要意義。
早期的研究主要集中于彈性理論來研究復材的固化成型，現今，越來越多的文獻考慮了樹脂的固化放熱以及材料的各向異性等因素的影響，發展了基于粘彈性模型的數值仿真計算方法，證明了粘彈性的結果固化變形量小于線彈性的結果，且樹脂含量越高的復材，其粘彈性效果越明顯。
RTM成型工藝示意圖
二。粘彈性模型在Abaqus中的實現
本文作者在參考文獻【1】的基礎上，使用廣義Maxwell粘彈性本構模型，聯合編寫了HETVAL、USDFLD、DISP、UMAT及UEXPAN子程序，在abaqus軟件平臺中實現了復材固化成型的仿真模擬，其基本編程思路如下圖所示：
其中，最關鍵的粘彈性本構公式為：
參考上述公式和子程序的編寫流程，可以完成上述模型。最后得到仿真Mises應力云圖和S33云圖如下：
得到的S33關于時間的曲線趨勢如下所示：
該曲線結果和文獻有出入，但是榮的文獻中關于底數的取值有錯誤，亦即下列公式的底數應以e為底數，而不是10
【1】
基于黏彈性本構模型的熱固性樹脂基復合材料固化變形數值仿真模型.pdf
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展開 熱塑性樹脂基復合材料的制造工藝及其特性
用玻璃纖維增強熱塑性樹脂，提高了力學性能和熱變形溫度，降低了線脹系數，提高了耐疲勞和抗蠕變性能，同時改善了電性能。蘇州挪恩復合材料有限公司對比了尼龍66、聚苯乙烯、聚碳酸酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物增強前后的性能，從實驗結果看各方面性能都有顯著提高。
（碳纖維復合材料汽車板簧）
目前已有多種熱塑性樹脂用來作復合材料的基體，研制成功的熱塑性復合材料有纖維增強尼龍、聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯和聚氯乙烯等，一般應用在要求輕質、高強度、耐腐蝕的機械零件中，如航空機械、機車車輛、汽車、紡織機械、造船、建筑和電氣等領域。用碳纖維等高級增強材料代替玻璃纖維，可得到各種性能更好的復合材料，如結構材料、耐沖擊材料、耐磨、阻尼減振材料等。
這種材料的優點還和熱塑性塑料一樣具有重復使用性和二次加工性，其廢舊制品和加工中的邊腳料經過適當處理可以循環利用，該材料的制品可以采用熔融焊接方法連接，采用高溫高壓成型和冷卻成型，工藝周期較短、能耗低、生產效率高，熱塑性復合材料原料來源充足，價格低廉，易加工，熱塑性復合材料半成品（粒、片料）幾乎沒有貯存期限制。
熱塑性樹脂基復合材料工藝特性與熱塑性樹脂基基本相似，添加纖維增強材料后，其工藝性能略有變化，這與樹脂自身結構有密切的聯系。熱塑性樹脂基在成型加工過程中在剪切速率、溫度、壓力下變為粘流態，其流變性是決定樹脂體系加工性能的主要標志。
纖維含量、纖維長度、纖維取向對成型工藝也會造成影響。蘇州挪恩復合材料有限公司實驗人員分析了實驗測試數據，發現隨著纖維含量的增加，樹脂的粘度增加，流動性降低。在熱塑性復合材料中，玻璃纖維含量一般在20%-40%（質量分數），既有顯著增強效果，又能保證制品成型。過多的纖維含量會使纖維磨損嚴重，增強性能降低，物料成型性惡化，且對設備磨損加劇。
展開 
航空發動機上典型復合材料的應用
樹脂基復合材料
樹脂基復合材料具有高比強度和比模量、抗疲勞、耐腐蝕、可設計性強、便于大面積整體成型以及具有特殊電磁性能等特點。國外的樹脂基復合材料減重效率在25%以上。樹脂基復合材料主要應用在航空發動機的外涵機匣、進氣機匣、風扇靜子葉片、壓氣機靜子葉片、風扇轉子葉片、包容機匣和升力風扇驅動軸上。
GE90系列發動機采用樹脂基復合材料制成的風扇轉子葉片
陶瓷基復合材料
陶瓷基復合材料具有類似金屬的斷裂行為、對裂紋不敏感、沒有災難性損毀，是軍用和民用發動機不可或缺的高溫材料。其中應用最廣泛的是氮化硅基復合材料。
與高溫合金和單相陶瓷相比，陶瓷基復合材料的優勢有：密度低，僅為高溫合金的1/4～1/3；具有很好的耐高溫能力，只需較少氣體冷卻或根本不需要冷卻；具有較高的氧化穩定性，使用該材料的高溫部件可以不使用昂貴且沉重的隔熱涂層或氧化保護涂層。陶瓷基復合材料主要應用于發動機的燃燒室、高壓渦輪、低壓渦輪和噴管等部件上。
斯奈克瑪公司將自愈合陶瓷基復合材料應用于研制燃燒室火焰筒和火焰穩定器。
從2015年起，GE公司開始在GEnx驗證機上開展包含燃燒室火焰筒內外環、第一級高壓渦輪罩環、第二級渦輪導向器、渦輪轉子葉片的陶瓷基復合材料部件試驗，來驗證整套熱端部件的功能性和耐久性。
展開 航空發動機的新材料
風扇帽罩
因為是非主承力構件，風扇帽罩是航空發動機上最先使用的復合材料制造的部件之一，使用復合材料制造的風扇帽罩可以提供更輕的重量、簡化的防冰結構、更好的耐蝕性以及更優異的抗疲勞性能。
目前，在R.R公司RB211發動機、PW公司PW1000G、PW4000已經采用樹脂基復合材料制備風扇帽罩。
相比航空發動機主機，樹脂基復合材料在航空發動機短艙具有更廣闊的應用空間，如圖所示。根據資料，國外廠商已經在短艙進氣道、整流罩、反推裝置、降噪聲襯部位大規模使用樹脂基復合材料。
其他部位根據資料，在航空發動機風扇流道板、軸承封嚴蓋、蓋板等部位也在不同程度的應用樹脂基復合材料。
金屬基復合材料
和樹脂基復合材料相比，金屬基復合材料具有良好的韌性，不吸潮，能夠耐比較高的溫度。金屬基復合材料的增強纖維有金屬纖維，如不銹鋼、鎢、被、妮、鎳鋁金屬間化合物等；陶瓷纖維，如氧化鋁、氧化硅、碳、硼、碳化硅、硼化欽等。
金屬基復合材料的基體材料有鋁、鋁合金、鎂、欽及欽合金、耐熱合金、鉆合金等。其中以鋁鏗合金、欽及鐵合金為基的復合材料是目前主要選擇對象。如以碳化硅纖維增強欽合金基體復合材料可用來制造壓氣機葉片。碳纖維或氧化鋁纖維增強鎂或鎂合金基體復合材料可用來制造渦輪風扇葉片。又如鎳鉻鋁銥纖維增強鎳基合金基體復合材料可用來制造渦輪及壓氣機用的密封元件。
其他如風扇機匣、轉子、壓氣機盤等零件，國外都有采用金屬基復合材料制造的實例。
展開 索爾維車用熱塑性復合材料大批量生產計劃
我國對于熱塑性樹脂復合材料的研究開始于20世紀80年代末期，近十年來取得了快速發展，產量約占樹脂基復合材料總產量的17%，所用的基體材料仍以PP、PA為主，增強材料以玻璃纖維為主，少量為碳纖維，在熱塑性復合材料方面未能有更多重大突破，與發達國家尚有差距。
玻纖https://www.hongyantu.com/index.php?r=new%2Fview&id=2666
索爾維車用熱塑性復合材料大批量生產計劃
我國對于熱塑性樹脂復合材料的研究開始于20世紀80年代末期，近十年來取得了快速發展，產量約占樹脂基復合材料總產量的17%，所用的基體材料仍以PP、PA為主，增強材料以玻璃纖維為主，少量為碳纖維，在熱塑性復合材料方面未能有更多重大突破，與發達國家尚有差距。
復合材料？
從1987年起，各地大量引進國外先進技術如池窯拉絲、短切氈、表面氈生產線及各種牌號的聚酯樹脂（美、德、荷、英、意、日）和環氧樹脂（日、德）生產技術；在成型工藝方面，引進了纏繞管、罐生產線、拉擠工藝生產線、SMC生產線、連續制板機組、樹脂傳遞模塑(RTM)成型機、噴射成型技術、樹脂注射成型技術及漁竿生產線等，形成了從研究、設計、生產及原材料配套的完整的工業體系，截止2000年底，我國熱固性樹脂基復合材料生產企業達3000多家，已有51家通過ISO9000質量體系認證，產品品種3000多種，總產量達73萬噸/年，居世界第二位。產品主要用于建筑、防腐、輕工、交通運輸、造船等工業領域。在建筑方面，有內外墻板、透明瓦、冷卻塔、空調罩、風機、玻璃鋼水箱、衛生潔具、凈化槽等；在石油化工方面，主要用于管道及貯罐；在交通運輸方面，汽車上主要有車身、引擎蓋、保險杠等配件，火車上有車廂板、門窗、座椅等，船艇方面主要有氣墊船、救生艇、偵察艇、漁船等；在機械及電器領域如屋頂風機、軸流風機、電纜橋架、絕緣棒、集成電路板等產品都具有相當的規模；在航空航天及軍事領域，輕型飛機、尾翼、衛星天線、火箭噴管、防彈板、防彈衣、魚雷等都取得了重大突破。
熱塑性樹脂基復合材料
熱塑性樹脂基復合材料是20世紀80年代發展起來的，主要有長纖維增強粒料(LFP)、連續纖維增強預浸帶(MITT)和玻璃纖維氈增強型熱塑性復合材料(GMT)。根據使用要求不同，樹脂基體主要有PP、PE、PA、PBT、PEI、PC、PES、PEEK、PI、PAI等熱塑性工程塑料，纖維種類包括玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維和硼纖維等一切可能的纖維品種。隨著熱塑性樹脂基復合材料技術的不斷成熟以及可回收利用的優勢，該品種的復合材料發展較快，歐美發達國家熱塑性樹脂基復合材料已經占到樹脂基復合材料總量的30%以上。
展開 波音公司如何通過光固化3D打印技術來制造復合材料產品
不過根據3D科學谷的市場研究，波音公司開發的連續樹脂基復合材料3D打印技術不僅僅適用于航空航天應用，還可以應用于其他行業，可以在車輛、海上交通工具、航天器等應用。
市場上的連續纖維增強樹脂基復合材料的3D打印方法存在以下主要問題：
- 各類纖維在出廠時，其表面活性基團均只適應于與熱固性樹脂的浸潤過程。在使用簡單的措施將未處理的纖維與熔融熱塑性樹脂共混時，難以使纖維與樹脂充分浸潤，這導致構件的纖維-樹脂界面較差。
- 大絲束纖維呈展平帶狀，現有3D打印方法難以使用大絲束纖維，且小絲束纖維在成型過程中成型速度慢，成型后的表面質量、纖維樹脂體積分數、纖維樹脂分布情況、層間結合力等性能指標難以控制。https://www.hongyantu.com/goodlist/sz/46049.html
- 現有的方法在打印過程中，由于纖維的局部分叉、斷裂，容易造成纖維在腔體中堆積、堵塞，對成型過程造成影響，同時，成型軌跡中纖維呈松散、無規律的分布狀態，使得構件的承載性能受到影響。
根據3D科學谷的市場研究，在國內，南京航空航天大學針對現有的熱塑性樹脂基復合材料3D打印成形時所使用的連接纖維尺寸較小，且不能對連接纖維實現有效浸漬而造成成型速度低、構件尺寸受限較大、成型件綜合性能低的問題，發明了連續纖維增強熱塑性樹脂基復合材料的3D打印方法。適用于尺寸較大的纖維絲束，該打印技術成型速度快，表面質量提高，同時纖維與熱塑性基體間的界面結合性能好，構件纖維含量高，纖維密實度高，并且提高了打印構件的力學。
展開 看波音公司如何通過光固化的技術來制造復合材料產品？
在使用簡單的措施將未處理的纖維與熔融熱塑性樹脂共混時，難以使纖維與樹脂充分浸潤，這導致構件的纖維-樹脂界面較差。
- 大絲束纖維呈展平帶狀，現有3D打印方法難以使用大絲束纖維，且小絲束纖維在成型過程中成型速度慢，成型后的表面質量、纖維樹脂體積分數、纖維樹脂分布情況、層間結合力等性能指標難以控制。
- 現有的方法在打印過程中，由于纖維的局部分叉、斷裂，容易造成纖維在腔體中堆積、堵塞，對成型過程造成影響，同時，成型軌跡中纖維呈松散、無規律的分布狀態，使得構件的承載性能受到影響。
根據3D科學谷的市場研究，在國內，南京航空航天大學針對現有的熱塑性樹脂基復合材料3D打印成形時所使用的連接纖維尺寸較小，且不能對連接纖維實現有效浸漬而造成成型速度低、構件尺寸受限較大、成型件綜合性能低的問題，發明了連續纖維增強熱塑性樹脂基復合材料的3D打印方法。適用于尺寸較大的纖維絲束，該打印技術成型速度快，表面質量提高，同時纖維與熱塑性基體間的界面結合性能好，構件纖維含量高，纖維密實度高，并且提高了打印構件的力學。
南京航空航天大學還研發出連續纖維增強熱塑性樹脂基復合材料旋轉共混3D打印頭，其特征在于: 擠出頭連接于熔融腔也可繞中軸旋轉，且旋轉方向與熔融腔相反；熔融腔與擠出頭內側均有攪拌齒環，纖維束和熔融熱塑性樹脂受到兩級反向旋轉的螺旋齒環攪拌作用下均勻共混，且共混體以螺旋狀密實纏緊成圓柱絲束，樹脂沿纖維取向均勻分布；擠出頭擠出材料至成型區域并固化成纖維增強樹脂基復合材料。
展開 
不同樹脂基體的碳纖維復合材料在軍艦中的應用
設備底座
碳纖維復合材料的底座比同尺寸的鋼制底座要輕50％左右，且可以提供足夠的保護，使艦船內部的機械和設備免受水下沖擊載荷，抵抗沖擊損壞。由于材料本身的低阻尼性和無磁性，復合材料底座能夠有效降低艦船的聲音和磁特性。
在碳纖維復合材料的實際應用中，復合材料的基體選擇涉及到多方面的因素，在纖維樹脂基復合材料中，樹脂在產品中的作用是傳遞應力，用于艦船制造的基體樹脂，必須具有良好的耐候性、耐水性、耐腐蝕性、抗沖擊性。
目前已經應用于艦船制造的基體樹脂主要有：聚酯樹脂、環氧樹脂、乙烯基酯樹脂、酚醛樹脂等，其中，聚酯樹脂成本較低，是船舶和海洋工程結構中最常用到的基體樹脂；環氧樹脂是船艇的雷達天線罩、液氧罐支撐結構的特定部件中常用的基體樹脂；乙烯基酯樹脂在美國已用于小型高性能船體制造，我國也有用其制造大型復合材料聲吶導流裝置的案例；酚醛樹脂則多用于防火以及隔熱要求較高的船艇結構部件。
至于在艦船的應用中，具體該選擇哪一種樹脂作為碳纖維復合材料的基體，威盛新材的軍工產品部楊工建議應根據產品的應用部位來決定，不同的部位所受的沖擊力、溫度以及遭受到的破壞性因素是不同的，例如，有些用于發動機或者武器附近部位的結構件需要在耐高溫以及耐燒蝕方面有很高的性能，這就需要使用酚醛類樹脂強化碳纖維復合材料在該方面的性能要求。
在此基礎上，他也強調：“艦船用的碳纖維復合材料無論選擇何種樹脂都必須考慮到樹脂的剛性、剪切強度、耐溫情況、收縮率，另外樹脂黏度、化學反應活性、有效周期等問題需要考慮到，只有粘度低、浸潤性好、韌性好的樹脂，對于船艇的輕量化和高強度才能發揮出最大化的積極作用。”
在國防科技領域，先進材料技術一直都在發揮著十分重要的先導和基礎作用。
展開 復合材料研發中的“四位一體”
樹脂基復合材料與金屬材料不同，沒有那么多設計數據可選，它首先在航空航天領域應用，積累的大量設計數據（包括材料的許用值、A級值、B級值等）多為內部使用，即便公開材料數據的材料體系，材料價格民品也很難接受，民用部門需要按照自己的選材積累數據，數據的離散系數還會比較大，這是一個很耗費時間與金錢的過程；設計師還要對樹脂基復合材料的成型過程有所了解，它不是象金屬那樣可以鑄、鍛、焊或機加生產出來的，而是在成型過程中才把纖維與樹脂復合形成了復合材料，特別是熱固性樹脂，這個過程是不可逆的，做成什么樣就是什么樣，所以要制定制品合格的判據，什么樣的制品需要接受什么樣的檢查檢驗，多大的缺陷在多大的范圍不能超過多少，什么樣的允許修理，什么樣的就得報廢，允許的制件外觀、貼模度、厚度公差、零件被加工的精度等等都需要設計師對每一個零件一一作出規定；樹脂基復合材料與金屬不同還在于它的各項異性，這個特點既是優點也是不足，好的方面是設計師可以發揮想象將材料的特點盡情用到極致，比如纖維的拉伸方向，材料性能就會很好，設計師還需要克服材料的弱項，這往往就是木盆的短板，需要特別加以注意；復合材料的結構還可以很豐富，比如純層合結構，蜂窩（泡沫）夾層結構，可以是一層蜂窩兩層面板的A夾層、也可以是兩層蜂窩三層面板的C夾層，面板的材質可選（纖維與樹脂的不同組合），蜂窩的材質、壁厚、高度、密度、孔格尺寸及形狀等都可以根據需要進行選擇與優化，這些給了設計師極大的選擇余地，但也由此增加了復合材料的設計難度；還有，樹脂基復合材料的耐溫性與金屬不可同日而語，需要耐受高溫的部件需要選擇能承受高溫的樹脂體系，否則只能放棄選擇復合材料制品。
展開 干貨：復合材料研發中的“四位一體”
樹脂基復合材料與金屬材料不同，沒有那么多設計數據可選，它首先在航空航天領域應用，積累的大量設計數據（包括材料的許用值、A級值、B級值等）多為內部使用，即便公開材料數據的材料體系，材料價格民品也很難接受，民用部門需要按照自己的選材積累數據，數據的離散系數還會比較大，這是一個很耗費時間與金錢的過程；設計師還要對樹脂基復合材料的成型過程有所了解，它不是象金屬那樣可以鑄、鍛、焊或機加生產出來的，而是在成型過程中才把纖維與樹脂復合形成了復合材料，特別是熱固性樹脂，這個過程是不可逆的，做成什么樣就是什么樣，所以要制定制品合格的判據，什么樣的制品需要接受什么樣的檢查檢驗，多大的缺陷在多大的范圍不能超過多少，什么樣的允許修理，什么樣的就得報廢，允許的制件外觀、貼模度、厚度公差、零件被加工的精度等等都需要設計師對每一個零件一一作出規定；樹脂基復合材料與金屬不同還在于它的各項異性，這個特點既是優點也是不足，好的方面是設計師可以發揮想象將材料的特點盡情用到極致，比如纖維的拉伸方向，材料性能就會很好，設計師還需要克服材料的弱項，這往往就是木盆的短板，需要特別加以注意；復合材料的結構還可以很豐富，比如純層合結構，蜂窩（泡沫）夾層結構，可以是一層蜂窩兩層面板的A夾層、也可以是兩層蜂窩三層面板的C夾層，面板的材質可選（纖維與樹脂的不同組合），蜂窩的材質、壁厚、高度、密度、孔格尺寸及形狀等都可以根據需要進行選擇與優化，這些給了設計師極大的選擇余地，但也由此增加了復合材料的設計難度；還有，樹脂基復合材料的耐溫性與金屬不可同日而語，需要耐受高溫的部件需要選擇能承受高溫的樹脂體系，否則只能放棄選擇復合材料制品。
展開 干貨：復合材料研發中的“四位一體”
樹脂基復合材料與金屬材料不同，沒有那么多設計數據可選，它首先在航空航天領域應用，積累的大量設計數據（包括材料的許用值、A級值、B級值等）多為內部使用，即便公開材料數據的材料體系，材料價格民品也很難接受，民用部門需要按照自己的選材積累數據，數據的離散系數還會比較大，這是一個很耗費時間與金錢的過程；設計師還要對樹脂基復合材料的成型過程有所了解，它不是象金屬那樣可以鑄、鍛、焊或機加生產出來的，而是在成型過程中才把纖維與樹脂復合形成了復合材料，特別是熱固性樹脂，這個過程是不可逆的，做成什么樣就是什么樣，所以要制定制品合格的判據，什么樣的制品需要接受什么樣的檢查檢驗，多大的缺陷在多大的范圍不能超過多少，什么樣的允許修理，什么樣的就得報廢，允許的制件外觀、貼模度、厚度公差、零件被加工的精度等等都需要設計師對每一個零件一一作出規定；樹脂基復合材料與金屬不同還在于它的各項異性，這個特點既是優點也是不足，好的方面是設計師可以發揮想象將材料的特點盡情用到極致，比如纖維的拉伸方向，材料性能就會很好，設計師還需要克服材料的弱項，這往往就是木盆的短板，需要特別加以注意；復合材料的結構還可以很豐富，比如純層合結構，蜂窩（泡沫）夾層結構，可以是一層蜂窩兩層面板的A夾層、也可以是兩層蜂窩三層面板的C夾層，面板的材質可選（纖維與樹脂的不同組合），蜂窩的材質、壁厚、高度、密度、孔格尺寸及形狀等都可以根據需要進行選擇與優化，這些給了設計師極大的選擇余地，但也由此增加了復合材料的設計難度；還有，樹脂基復合材料的耐溫性與金屬不可同日而語，需要耐受高溫的部件需要選擇能承受高溫的樹脂體系，否則只能放棄選擇復合材料制品。
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