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1、复合材料模具的制造复合材料的使用已经不新鲜事到大英博物馆看一看就可以发现 古代埃及人已经采用简单但有效的稻草/泥土混合物建造他们的墓穴现在用于复合材料成型的模具也称为工具可以采用任何材料制 成对于低温固化部件或原型部件来说不需要严格控制尺寸的精确性 模具通常采用玻纤、高密度泡沫、可加工的环氧树脂板甚至粘土或木 材制成对于高温固化部件来说或者需要高尺寸精度时或者模具要用于 大量部件的生产时模具必须具有更高的性能这类模具所采用的材料 包括因钢（一种镍/不锈钢合金）、钢、铝、镍和碳纤维模具材料的选择通常要参考热膨胀系数（CTE）、循环周期数、制 品公差、表面质量要求、固化工艺、材料的玻璃化转变温度、
2、固化设 备和成本来进行钢和铝通常是高性能模具的首选材料但它们在生产复合材料部 件时也有重大缺陷在高温固化过程中模具和部件的CTE通常相差很 远而无法相容高价金属合金（例如因钢）具有更加相似的CTE但其加 工成本很高对于大型部件来说这类模具的尺寸和重量使其难以加工、 移动和存储复合材料模具如果复合材料模具的材料与最终产品的材料相近那么即使无需 昂贵的金属模具也可以得到高性能的制品过去复合材料模具仅仅是 专业的航空和F1技术人员所知的一种艺术而现在已被赛车制造商到 航空业领导者（例如波音和空客）广泛应用经过几十年的发展和改进 复合材料模具制造已不再那么艺术而成为一种更加稳定高效的工艺“工业复合材料
3、的应用历史已经超过50年” AMBER复合材料公 司欧洲地区销售经理JEDILLSLEY说“最初树脂和织物的处理采用的 是湿法手糊工艺但这显然不是一种能够精确控制树脂用量的好方法 在高精度仪器严格控制浸渍条件的情况下将织物用树脂浸渍后就可 以得到一种性能稳定的材料也就是今天我们所熟知的预浸料最近模 具预浸料已经成为高精度复合材料模具的标准制造方法”随着预浸料性能（包括可操作性、室温下的使用寿命和正确的粘 度）的逐渐改进这种模具制造方法现在已变得更加简便和经济新一代 复合材料正在越来越多的领域得以应用AMBER复合材料公司由一个小型的专家团队于1988年在英国创 立开发和生产高性能的复合材料预浸
4、料预浸料技术那时还处于初级 阶段早期的团队参与了预浸料商业化应用的一些研究AMBER总部位 于英国诺丁汉郡（革命性的工业织布和碳纤维工业的摇篮）在那里他 们与F1车队和其他许多高性能应用设计人员紧密合作正是这些高要 求客户的需求推动了今天的模具材料的发展今天AMBER为全球众多行业提供服务包括航空航天、汽车、船 艇和通讯AMBER的低温固化环氧树脂模具预浸料HX50和HX70以及先进 复合材料集团（ACG）的LTM系列现在已成为航空、汽车、船艇、工业 和赛车行业的标准产品不断的改进使得这些材料便于处理和使用并 赋予模具A级表面和极长的使用寿命有些系统现在可以承受200C的 高温一些最新的材料使
5、得复合材料模具适用于更多的成型工艺ILLSEY提到了 F1赛车生产商和美洲杯赛艇制造商：“F1车队 需要大量小型但复杂的部件而赛艇制造商可能会需要一个30米长的 部件两者都需要非常高的尺寸精度”今天的高性能赛艇模具通常采用模具预浸料制成的就像军事和 航天行业的模具一样经过长期的发展复合材料甚至被商业航空领域 广泛采用例如A350的整个机翼将采用碳纤维制成大量的模具将采用 复合材料预浸料波音新机型B787由50%以上的复合材料组成一些非 常大的生产模具也是由复合材料模具预浸料制成的最近相关的一些公司开始通过开发无需高温高压处理或增加树 脂用量的预浸料来开发低成本的复合材料模具这种产品适用于制造
6、大型部件和无法承受高温的部件复合材料模具的优势复合材料模具相比传统金属模具的优势在于复合材料模具具有 较低的生产成本而且便于处理和存储对于需要精确尺寸的高性能部 件来说复合材料模具与部件的CTE更加接近在固化过程有助于保持 尺寸的完整性复合材料模具比几年前更加普遍和环保加工效率也更高现在的 预浸料有各种粘度、固化温度和尺寸可选复合材料变得普遍的另一个原因在于复合材料系统的可用性客 户可以购买到全系列的材料包括模具树脂糊或树脂板、胶粘剂、脱模 剂和预浸料所有这些都可以从一个供应商那里获得而且所有材料都 可以完美相容AXSON是一个提供全方位服务的供应商其整体解决方 案系统增长迅速AXSON技术公
7、司CEOLIONELPUGET说：“最近我们为德国一家造 船厂的赛艇生产提供了一系列的模具材料包括SC175环氧树脂糊、 EC85表面胶衣、HX50模具预浸料和EG42胶衣从而帮助其以较低成本 快速生产出高精度高性能的赛艇”树脂糊在这类部件特别是大型模具的生产中起着重要作用采用 树脂糊可以使用成本相对较低的数控铣床粗略切割一个低成本低密 度的样品;然后在其上方覆盖一层环氧树脂或聚氨酯树脂糊;树脂糊 固化后可以将其加工成所需的尺寸形成一个低成本模具样品;然后模 具预浸料被铺放在精确切割好的树脂糊上形成模具这种模具制造方法显著缩短了大型精确部件的制造时间和成本最新的模具预浸料（例如HX90N）可以满足低温固化的特殊需求 同时具有极好的表面质量HX90N具有很低的热膨胀率（比同等材料低 6070%）、极好的表面质量以及耐高温性能HX90N的这种优异性能使其非常适用于对模具预浸料有严格要 求的一些领域并以帮助模具制造商满足了航空、汽车和交通运输行业 越来越严格的各种应用需求大型和小型复合材料结构比以往更快速、更便宜也更精确设计 者可以利用复合材料的这些优势将其用于越来越多的高性能应用中
