RTM工藝
關(guān)注創(chuàng)建者：晉源貔貅 創(chuàng)建時間：2018-09-28
RTM工藝的實例教程
國內(nèi)RTM工藝起步于20世紀(jì)80年代末期，受當(dāng)時國際RTM技術(shù)高速發(fā)展的影響，RTM注射設(shè)備和工藝方法一度形成“熱點”。但是由于受當(dāng)時原材料配套系統(tǒng)不完善和基礎(chǔ)工藝理論研究欠缺的影響，未能形成規(guī)模化生產(chǎn)，大部分設(shè)備都處于閑置狀態(tài)。20世紀(jì)90年代以后，國內(nèi)一些單位（如天津工業(yè)大學(xué)復(fù)合材料研究所）積極研究和推廣RTM工藝技術(shù)，從原材料、產(chǎn)品設(shè)計、模具設(shè)計與制造、表面技術(shù)和基礎(chǔ)理論以及工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)等方面，開展了系統(tǒng)的研究工作。進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著三維編織技術(shù)的快速發(fā)展，RTM工藝技術(shù)在飛機(jī)結(jié)構(gòu)部件和其他軍用設(shè)施和產(chǎn)品上得到了較多應(yīng)用，隨著Light-RTM 和SCRIMOP在游艇和風(fēng)機(jī)葉片上的應(yīng)用，該類型工藝的應(yīng)用優(yōu)勢越來越多地得到了大家的認(rèn)可。
RTM工藝特點
RTM工藝一個重要的發(fā)展方向是大型部件的整體成型。其工藝方法以VARTM、Light-RTM、SCRIMP工藝為代表。RTM工藝技術(shù)的研究和應(yīng)用涉及多種學(xué)科和技術(shù)，是當(dāng)前國際復(fù)合材料最活躍的研究領(lǐng)域之一。其主要研究方向包括：低粘度、高性能樹脂體系的制備及其化學(xué)動力學(xué)和流變特性；纖維預(yù)成形體的制備及滲透特性；成型過程的計算機(jī)模擬仿真技術(shù)；成型過程的在線監(jiān)控技術(shù)；模具優(yōu)化設(shè)計技術(shù)；新型工藝設(shè)備的開發(fā)；成本分析技術(shù)等.
RTM以其優(yōu)異的工藝性能，廣泛地應(yīng)用于艦船、軍事設(shè)施、國防工程、交通運(yùn)輸、航空航天和民用工業(yè)等領(lǐng)域。其主要特點如下：
（1）模具制造和材料選擇靈活性強(qiáng)，根據(jù)不同的生產(chǎn)規(guī)模，設(shè)備的變化也很靈活，制品產(chǎn)量在1000~20000件/年之間。
（2）能夠制造具有良好表面質(zhì)量、高尺寸精度的復(fù)雜部件，在大型部件的制造方面優(yōu)勢更為明顯。
展開 樹脂傳遞模塑法發(fā)展史
三維編織復(fù)合材料成型工藝主要有樹脂傳遞模塑法（RTM，Resin Transfer Molding），它是將液態(tài)樹脂注入閉合模具中浸潤增強(qiáng)材料并固化成型的工藝方法，是近年來發(fā)展迅速地適宜多品種、中批量、高質(zhì)量先進(jìn)復(fù)合材料制品生產(chǎn)地成型工藝，它是一種接近最終形狀部件的生產(chǎn)方法，基本無需后續(xù)加工。
RTM技術(shù)起源于20世紀(jì)40年代的“MARCO”方法，最初是為成型飛機(jī)雷達(dá)罩發(fā)展起來的。RTM雖然成本較低，但其技術(shù)要求較高，特別是對原材料及模具的要求較高，大規(guī)模推廣有一定的困難，因而發(fā)展緩慢。到了20世紀(jì)80年代，由于工業(yè)發(fā)達(dá)國家對生產(chǎn)環(huán)境要求的各項法規(guī)日趨嚴(yán)格；同時，隨著原材料、工藝的發(fā)展和成型技術(shù)的不斷進(jìn)步，加上RTM工藝自身諸多的優(yōu)點，例如，模制件公差小、有很高的表面質(zhì)量、比SMC（Sheet Molding Compound），片狀模塑料模塑壓力小、生產(chǎn)加工組織方式多種多樣、投資少、生產(chǎn)效率較高等特點而受到各國的重視。80年代末，隨著世界政治經(jīng)濟(jì)形勢的變化，RTM被認(rèn)為是解決先進(jìn)復(fù)合材料高成本問題的重要技術(shù)之一。日本將RTM 和拉擠兩項工藝推薦為最有發(fā)展前途的工藝。美國NASA將RTM技術(shù)列入其先進(jìn)復(fù)合材料計劃（ACT計劃），并組織開展了大量的研究工作，同時民用復(fù)合材料界在生產(chǎn)成本、生產(chǎn)周期和環(huán)保新要求的壓力下出現(xiàn)了RTM 研究和應(yīng)用的熱潮。
1985年前后，以縮短成型周期、提高表面質(zhì)量平順性和提高質(zhì)量穩(wěn)定性 1985年前后，以縮短成型周期、提高表面質(zhì)量平順性和提高質(zhì)量穩(wěn)定性為目標(biāo)的第二代RTM開始得到應(yīng)用。以更高效率為特點的第三代RTM 成型工藝在20世紀(jì)90年代中期開始得到應(yīng)用。
國內(nèi)RTM工藝起步于20世紀(jì)80年代末期，受當(dāng)時國際RTM技術(shù)高速發(fā)展的影響，RTM注射設(shè)備和工藝方法一度形成“熱點”。
展開 復(fù)合材料帽形梁RTM工藝仿真解決方案
關(guān)鍵詞：RTM；固化變形；有限元分析；ESI
摘要：纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料具有比強(qiáng)度和比模量高、可設(shè)計性強(qiáng)、抗疲勞性和耐腐蝕性好以及便于整體成型等優(yōu)點，已廣泛用于航空航天、建筑、汽車、艦船、體育器材等領(lǐng)域。復(fù)合材料制品的性能很大程度上依賴于其制造工藝。樹脂傳遞模塑（Resin Transfer Molding, RTM）因其具有的獨特優(yōu)勢成為纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的主要制備技術(shù)之一。本文針對帽形梁，采用ESI的復(fù)合材料RTM工藝分析軟件對其進(jìn)行RTM工藝仿真，預(yù)測其成型性能、填充過程、固化過程以及固化變形量，從而對工藝方案改進(jìn)、模具修改提供依據(jù)。結(jié)果表明，ESI公司的RTM工藝解決方案可以很好的描述RTM工藝過程，包括預(yù)成型體的鋪覆過程，樹脂的流動過程、樹脂的固化過程、復(fù)合材料制件的固化變形。
1 引言
樹脂基復(fù)合材料具有高的比強(qiáng)度、比剛度，抗疲勞、耐腐蝕、成形工藝性好以及可設(shè)計性強(qiáng)等特點，現(xiàn)已成為飛機(jī)、汽車、機(jī)械、電子產(chǎn)品的重要結(jié)構(gòu)材料之一，并且使用比例逐年增加。比如，波音787復(fù)合材料用量高達(dá)50%，空客A350XWB復(fù)合材料用量高達(dá)53%，BMW i3復(fù)合材料用量高達(dá)49.41%，西門子生產(chǎn)出75米長的碳纖維葉片等等。隨著黑車身BMW i3的上市以及即將上市的BMW i8的推出，汽車行業(yè)成為復(fù)合材料市場增長的主要驅(qū)動力。
樹脂傳遞模塑技術(shù)(Resin Transfer Molding, RTM)是一種以低壓、密閉容器制造的復(fù)合材料生產(chǎn)方法，先將纖維、增強(qiáng)材料等放置于模具中，密閉之后以低壓注入樹脂，等樹脂反應(yīng)硬化后，打開模具將成品取出。
展開 船舶制造領(lǐng)域的 RTM 工藝
從手糊成型工藝向閉模成型工藝轉(zhuǎn)型，有助于船舶復(fù)合材料制造商保持市場競爭力。在船舶建造 過程中采用 RTM 工藝，可提升生產(chǎn)效率、制件強(qiáng)度與產(chǎn)品的可持續(xù)性，同時改善制品品質(zhì)。
該工藝可用于生產(chǎn)船殼、甲板等大型船舶部件，確保這些部件具備穩(wěn)定一致的品質(zhì)與超高光潔的 表面。
汽車制造領(lǐng)域的 RTM 工藝
速度、效率與精準(zhǔn)度是汽車復(fù)合材料領(lǐng)域的核心要求。RTM 工藝能夠幫助制造商生產(chǎn)出尺寸精 度穩(wěn)定、表面光潔度優(yōu)異的車身面板、結(jié)構(gòu)件及內(nèi)飾件，同時實現(xiàn)成本降低。
其可成型輕質(zhì)高強(qiáng)部件，且成型周期短、制件幾乎無需后加工修整，這一優(yōu)勢使 RTM 工藝既適 用于高性能跑車生產(chǎn)，也能滿足主流乘用車的制造需求。
風(fēng)電葉片制造領(lǐng)域的 RTM 工藝
風(fēng)電葉片生產(chǎn)同樣需要制造出強(qiáng)度更高、重量更輕且更具可持續(xù)性的部件。RTM 工藝與樹脂直 接灌注技術(shù)的應(yīng)用，是風(fēng)電葉片制造領(lǐng)域的一項重大突破，可生產(chǎn)出強(qiáng)重比優(yōu)異、成型周期更短 的風(fēng)機(jī)葉片。
樹脂傳遞模塑成型工藝帶來的高一致性與可重復(fù)性，能夠幫助制造商滿足嚴(yán)格的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確保 每一片葉片都能實現(xiàn)最優(yōu)性能，同時提升整體產(chǎn)能。
國防軍工制造領(lǐng)域的 RTM 工藝
從防彈裝甲、抗爆結(jié)構(gòu)件，到頭盔與特種車輛部件，RTM 工藝在高性能復(fù)合材料的制造中發(fā)揮 著關(guān)鍵作用，生產(chǎn)出的制品可耐受沖擊、溫度波動及各類極端工況。
展開 溯源RTM工藝
RTM工藝應(yīng)用于復(fù)合材料行業(yè)已經(jīng)有50多年了。盡管關(guān)于RTM最初應(yīng)用的時間不是十分肯定，但是曾經(jīng)有過關(guān)于英國飛機(jī)公司在50年代末開始應(yīng)用RTM工藝的相關(guān)報道。據(jù)艾倫?哈珀介紹，自1973年他在英國艾爾斯伯里公司（Aylesbury）工作就開始接觸RTM工藝。當(dāng)時，他們從K&C模具公司買了一臺1:1泵機(jī)，制造了第一套RTM模具。回顧早期的模具工藝時，艾倫?哈珀用“不堪回首”形容。他說，當(dāng)時的工藝在注射樹脂時只能通過模具中央的一個孔注入，直到看到模具的四個角落都流過樹脂時，人們才真正知道模具里是充滿樹脂的。因此你可以想像，經(jīng)過反復(fù)幾次生產(chǎn)后，模具的排氣口會堆著越積越厚、早已變干的、如石筍狀的樹脂，常年累月下來必然造成巨大的浪費。雖然后來人們確實采取了更好的設(shè)計方案，比如將模腔封死，然后在其周圍鋪設(shè)導(dǎo)流管，直接將樹脂引流到外接到模具頂部的樹脂收集器中。但這么做仍然不能避免嚴(yán)重的浪費，雖然模具是封閉的，模腔上的排氣口仍然會釋放些許苯乙烯廢氣，不僅需要定期清洗，而且每個周期后還需要重新更換。
直到80年代中后期，樹脂注射工藝才開始顯現(xiàn)出一些自動化的跡象。當(dāng)時工藝的主要進(jìn)展在于，操作人員不必攜帶著注射閥爬到模具上方，將注射頭插入模具的注入口中，同時在整個注射過程中緊緊抓住注射頭。待注射完成后將注射閥拔出，然后再迅速用塞子堵上模具的注入口，以防止樹脂倒流。當(dāng)談到早期的RTM工藝，人們可能會笑，但是在那個年代，這樣的工藝確實存在了許多年。
圖1：在早期的RTM工藝過程中，操作人員需要手持注射閥，將其插入模具的注入口中
而后，自動注射閥（AutoSprue）的發(fā)明又將RTM自動化的程度提高了一些，因為它代替人工將其插入模具的步驟。但是，對模腔中樹脂的處理仍然使用的是舊方法。
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RTM工藝的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
RTM工藝的最新內(nèi)容
及其衍生工藝
熱固性樹脂的固化過程
樹脂固化后引起的制件翹曲變形
片狀模塑料 (SMC)的模壓成型
與制件設(shè)計和結(jié)構(gòu)仿真的傳輸接口
通過仿真檢驗設(shè)計部門定義的產(chǎn)品信息， 允許將制造結(jié)果順利轉(zhuǎn)移到設(shè)計部門進(jìn)行復(fù)合 材料制件的結(jié)構(gòu)數(shù)模“凍結(jié)”。
PAM-COMPOSITE軟件功能涵蓋：
纖維織物的懸垂和模壓成型
樹脂傳遞模塑 (RTM)、高壓 RTM 和壓縮 RTM及其衍生工藝
熱固性樹脂的固化過程
樹脂固化后引起的制件翹曲變形
片狀模塑料 (SMC)的模壓成型
與制件設(shè)計和結(jié)構(gòu)仿真的傳輸接口
通過仿真檢驗設(shè)計部門定義的產(chǎn)品信息，
樹脂傳遞模塑成型工藝的應(yīng)用場景
在上述行業(yè)中，RTM 工藝可靈活適配各類專業(yè)化應(yīng)用需求。
航空航天制造領(lǐng)域的 RTM 工藝
航空航天行業(yè)需要在生產(chǎn)高精度、符合嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)的零件的同時，維持較高的生產(chǎn)效率，而 RTM 工藝及其他創(chuàng)新成型技術(shù)恰好能滿足這一需求。
在工藝仿真方面，Digimat-MAP 模塊可模擬注塑、RTM 等成型工藝對最終性能的影響。如在玻纖增強(qiáng) PP 的注塑案例中，其預(yù)測纖維取向分布與 CT 掃描結(jié)果相關(guān)性達(dá) 0.91，翹曲變形預(yù)測精度比傳統(tǒng)方法提高 40%，計算時間比同類軟件縮短 30%（相同硬件配置）。
Digimat 在行業(yè)應(yīng)用中成果顯著。
等成型工藝對最終性能的影響。
一、本期資料包含哪些內(nèi)容？
1 產(chǎn)品特色
2 RTM-Work軟件介紹
3 特色功能
3.1 友好的圖形界面
3.2 高度集成化的模擬系統(tǒng)
3.3 強(qiáng)大及可擴(kuò)展的復(fù)合材料工藝模擬
3.4 更高的計算穩(wěn)定性和高效性，計算速度快，模擬精度高
3.5 先進(jìn)的網(wǎng)格處理技術(shù)
3.6 豐富的軟件模型接口
3.7 參數(shù)化 SALT 擴(kuò)展腳本功能
4 實用價值
5
在汽車設(shè)計端研發(fā)了AAM?算法引擎，在制造端研發(fā)了實時成型RTM?數(shù)字工藝系統(tǒng)，其目的在于形成“設(shè)計-制造”的數(shù)據(jù)閉環(huán)驅(qū)動力，從而進(jìn)一步降低制造成本，推動產(chǎn)品快速迭代，快速市場滲透。
據(jù)官方資料，得益于AAM?、RTM?以及模塊化架構(gòu)，PIXMoving為德國某企業(yè)打造的產(chǎn)品，在6個時間已經(jīng)完成了5次產(chǎn)品迭代，即將進(jìn)入量產(chǎn)階段。
03.
在汽車設(shè)計端研發(fā)了AAM?算法引擎，在制造端研發(fā)了實時成型RTM?數(shù)字工藝系統(tǒng)，其目的在于形成“設(shè)計-制造”的數(shù)據(jù)閉環(huán)驅(qū)動力，從而進(jìn)一步降低制造成本，推動產(chǎn)品快速迭代，快速市場滲透。
超快速樹脂傳遞模塑的研發(fā)之路
RTM工藝的精整，奧迪期望利用新工藝將各類材料融合到一起。最終，奧迪決定將該項工作移交給了一家一級供應(yīng)商，由其負(fù)責(zé)相關(guān)的生產(chǎn)工作。雙方對RTM工藝中的了注塑壓力、壓縮力及模具間隙進(jìn)行了精準(zhǔn)調(diào)整（微調(diào)），從而進(jìn)一步優(yōu)化了該模塑工藝。
以復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件成形工藝中的樹脂傳遞模塑 (RTM) 成型工藝為例，大型結(jié)構(gòu)件一體成型時，事先對樹脂充型過程進(jìn)行有限元模擬，能夠指導(dǎo)工藝設(shè)計人員合理的安排布置樹脂導(dǎo)流管及樹脂出入口以避免干斑的出現(xiàn)。
