國外航空復合材料加工技術解析 zund G3 3XL-3200-Keyboard foil台中雷射雕刻－吳婕妤焦點新聞熱搜

如今，國外高性能碳纖維和高韌性樹脂的發展以及復合材料的成形方法和自動化制造技術的發展，促進了大型飛機復合材料結構的廣泛應用。
　　先進復合材料具有輕質、高強度、高模量、抗疲勞、耐腐蝕、可設計、工藝性好，尤其是具有容易制造大型整體結構的優點，因此復合材料受到飛機結構設計師的青睞，而且飛機整體復合材料結構技術成為了發展的重要方向。
　　數十年來歐美發達實施了由政府和軍方組織、高校與科研機構參加的多個復合材料發展計劃。這些計劃的實施突破了航空復合材料結構設計、材料、工藝等關鍵技術，推動了復合材料技術的迅速發展，起到了顯著的效果。
　　本文就國外高性能纖維、高韌性樹脂及其復合材料在飛機上的應用和大型整體結構固化成型技術及制造技術進行綜述。
　　國外復合材料纖維樹脂發展及應用現狀
　　高性能碳纖維發展現狀
　　經過幾十年的發展，以日本和美國為代表的發達的碳纖維已經形成了系列化的生產供應體系。具代表性的是日本東麗公司形成了從T300到T1000的T系列碳纖維產品，東麗公司的碳纖維產品主要分為三個系列：T系列（T300、T400、T700、T800、T1000）碳纖維、M系列碳纖維和MJ系列碳纖維。美國Hexcel公司70年代開發了AS系列PAN基標準模量碳纖維（包括AS4、AS4C、AS4D及AS6等碳纖維），隨著技術的發展又開發了IM系列PAN基碳纖維，形成了IM6、IM7、IM8、IM9、IM10等系列產品，可用做結構復合材料的增強材料，這些碳纖維均已實現了規模化的穩定生產。
　　高韌性樹脂發展現狀
　　高溫固化樹脂基復合材料經歷了標準韌性、中等韌性、高韌性和超高韌性樹脂基體的發展過程。基本型環氧樹脂基復合材料（標準韌性）的CAI值大約在100MPa~190MPa（如5208/T300、3501-6/AS-4等復合材料）；代韌性環氧樹脂基復合材料（中等韌性）的CAI值大約在170MPa~250MPa（如R6376/T300、977-3/IM7等復合材料）；第二代韌性環氧樹脂基復合材料（高韌性）的CAI值大約在245MPa~315MPa（如8552/IM7、977-2/IM7等復合材料）；而第三代韌性環氧樹脂基復合材料（超高韌性）的CAI值已經達到了315MPa以上（如3900-2/T800、977-1/IM7、5276-1/IM7和8551-7/IM7等復合材料）。
　　熱固性樹脂基體的增韌方法，已從橡膠增韌、熱塑性工程塑料增韌，發展到第三代的層間（interleaf）增韌和相轉移增韌。
　　橡膠增韌較好地解決了基體的韌性問題，但是降低了復合材料的耐熱性。熱塑性工程塑料增韌較好地兼顧了基體的耐熱性和韌性問題，形成了第二代增韌樹脂基體，要進一步提高其復合材料的抗沖擊韌性，就必須進一步增加樹脂中熱塑性樹脂的含量，采用熱塑性共混增韌的方法發展了層間增韌和相轉移增韌技術，滿足了預浸料制備與熱壓罐成型的工藝要求，形成了第三代增韌樹脂基體。
　　高性能復合材料的在飛機上的應用情況
　　高性能碳纖維及高韌性樹脂復合材料的出現，使復合材料在飛機結構上的應用已由原先的次承力結構發展到機翼、機身等主承力結構。
　　國外民機主結構在選材上采用了由T800或相當于T800的高強中模碳纖維與高溫固化高韌性環氧樹脂復合的高韌性復合材料，以滿足復合材料主結構的設計損傷容限要求。
　　美國軍機主結構在選材上采用了由IM7高強中模碳纖維與高溫固化高韌性環氧樹脂復合的高韌性復合材料，以滿足復合材料主結構的設計損傷容限要求。
　　大型復合材料整體結構固化成形技術
　　先進飛機為獲得好的戰技性能和經濟效益，在結構設計中除滿足傳力、承力等功能和維護使用等要求外，還不斷追求高減重、低成本和長壽命的目標，因此各代飛機設計中，結構的整體化得到了大幅提升：將十幾個零件甚至幾十個零件集成為尺寸從十幾米到幾十米的整體結構，盡量減少由于連接所付出的重量、連接所引起的應力集中以及眾多中小零件制造、裝配所需的工時和工裝，以降低成本。因此復合材料整體化結構已成為新一代飛機結構的發展方向。
　　大型飛機復合材料壁板固化成形技術
　　大型飛機復合材料機翼壁板的固化成形方式考慮到經濟性和質量可靠性一般采用筋條和蒙皮進行膠接共固化。如空客A350WB復合材料機翼采用“T”形加筋壁板，波音787復合材料機翼采用“工”字型加筋壁板。這類大型復合材料蒙皮鋪層采用自動鋪帶技術；長桁組裝采用精確的定位技術；固化模具結構設計，重點考慮溫度場的均勻性及熱膨脹的影響，模具材料一般殷瓦鋼。
　　復合材料多墻盒段固化成形技術
　　多墻盒段是指兩根以上的墻和蒙皮組成的盒段結構。
　　帶工字型墻的多墻盒段的成形固化工藝
　　帶工字型墻的多墻盒段的成形可采用整體共固化工藝、膠接共固化工藝、膠接工藝及其工藝組合。鋪層單元的劃分和芯模設計除考慮鋪層的可行性、裝卸方便、固化過程施壓均勻外還應滿足成形后結構筋條頂部外形的協調性和尺寸的精準。共固化或膠接時上下模合模及芯模位置控制是固化或膠接質量及外形精度的重要保證。
　　帶π筋條的多墻盒段的成形固化工藝
　　帶|D筋條的蒙皮壁板和復合材料墻（蜂窩或泡沫夾層壁板等）分別進行共固化成形后，在兩塊壁板|D結構內涂上糊狀膠，與墻先后組裝，再固化成形。該方案模具設計和裝配工裝設計關鍵技術是保證上下壁板-筋條位置的精確對應。所采用的膠黏劑的流動性及固化溫度有特定要求。該方法可以用于平尾、垂尾結構或機身壁板等結構。
　　復合材料結構自動化制造技術
　　國外采用的自動化制造技術主要有自動鋪帶、絲束自動鋪放等技術，是大型復合材料壁板及復合材料機身筒體制造的唯一手段，此外這些高效自動化技術顯著提高了復合材料生產效率和制件內部質量，降低了成本，使復合材料性能優化和低成本并存成為可能。
　　自動鋪帶技術
　　自動鋪帶技術用于大尺寸中小曲率的壁板構件的鋪層，與手工鋪放相比，質量穩定，制造成本降低30%~50﹪，并可成形超大尺寸復合材料制件。在自動鋪帶機上實現預浸帶裁剪、定位、鋪疊、輥壓等工序連續自動完成。
　　此項技術在歐美已經成熟，鋪帶機機械系統、CAD/CAM軟件、鋪放工藝技術大規模應用于航空復合材料結構件的制造。如B1、B2轟炸機的機翼蒙皮，NavyA6轟炸機機翼蒙皮，F-22戰斗機機翼蒙皮，波音777飛機機翼、水平和垂直安定面蒙皮，C-17運輸機的水平安定面蒙皮，波音787機翼蒙皮等，A330和A340水平安定面蒙皮，A340尾翼蒙皮，A380的機翼蒙皮和安定面蒙皮，A350機翼蒙皮和中央翼盒，A400M機翼蒙皮和機翼大梁等均采用了自動鋪帶技術制造。
　　自動絲束鋪放技術
　　自動鋪絲技術和纏繞技術相比，解決了復雜構型纏繞時難以解決的架橋和滑移的瓶頸問題，滿足各種復雜旋轉體鋪疊要求。
　　自動鋪絲技術和自動鋪帶技術相比，解決了自動鋪帶在鋪疊帶臺階的翼面、小曲率半徑的凹面難以解決的瓶頸問題，滿足各種復雜內形結構的壁板的鋪疊要求。
　　自動鋪絲技術是在自動鋪帶技術和纖維纏繞技術的基礎上發展起來的新技術，自動鋪絲技術可以實現復雜形狀整體結構件三維軌跡的連續絲束鋪放，可以根據運行軌跡當地的鋪覆寬度自適應地調整絲束寬度，實現帶凸面、凹面及臺階、變厚、拐角等復雜內型曲面結構的鋪放。
　　自動鋪絲設備主要由鋪絲頭、鋪絲頭支座、模具支架、預浸紗架以及張力系統、控制系統和軟件組成。
　　國外自動鋪絲設備有兩種結構，立式結構和臥式結構。臥式結構更適用于封閉的筒體復合材料構件的鋪疊，立式結構更適合于大型機身類壁板復合材料構件的鋪疊。
　　自動鋪絲技術在航空領域已廣泛應用，具有代表性的有V-22飛機的后機身、F-22和F35均采用自動鋪絲技術制造復合材料S形進氣道、B787的機身段、A380后機身。
　　復合材料結構液體成形技術
　　復合材料結構液體成形方法主要應用于除機翼主承力翼面、機身主承力筒體外的復雜、次承力大型整體結構成型。
　　液體成形技術主要包括預制體制備縫合技術和樹脂轉移技術：RTM、RFI及VARI.
　　預制體制備縫合技術
　　預制體制備技術指采用織物縫合的方法制成零件結構的骨架的技術。預制體制備是液體轉移成形技術的關鍵環節。縫合預制體采用縫紉機對鋪貼好的織物進行縫合，增強織物的縱向連接，滿足復合材料抗沖擊的要求，采用縫紉的方法連接各零件的疊層塊，形成結構的預制體。
　　縫合設備的選用：對于平板件和曲率小的結構件采用龍門式縫合設備；對于帶有復雜外形的結構件采用機械手縫合設備。
　　RTM成形技術
　　RTM成形方法即樹脂轉移模塑成形方法，其工藝過程是：首先在模具型腔內鋪放好按性能和結構要求設計好的纖維增強預成形體，然后利用真空或注射裝置提供壓力將專用樹脂注入到閉合的模腔內，直至整個型腔內的纖維增強預成形體完全被浸潤，后進行固化成形和脫模。
　　RTM成形模具技術：模具由對合模和芯模塊成，模具的型面精度和安裝位置的精度是保證產品結構外形和內形的基礎。對合模應具有足夠的剛度，在注射過程中和固化時不允許變形，以滿足產品形狀及內部質量要求。模具上的注膠孔和溢膠孔應根據樹脂流場設計來配置。
　　RTM技術已廣泛應用于次承力結構如艙門和檢查口蓋，目前已應用于垂尾級整體結構制造。
　　VARI成形技術
　　VARI即真空輔助樹脂滲透成形技術是在RTM成形工藝的基礎上發展起來的另一種成形技術。適用于大型復合材料制件成形的低成本工藝方法。對預制體進行抽真空，排除纖維預成形體內的氣體后，再在真空環境下實現樹脂的流動和對纖維的滲透，通過溢出多余的樹脂控制樹脂含量，并帶走樹脂中裹入的氣泡，后在室溫或加熱條件下進行固化成形。VARI成形復合材料結構件空隙含量一般比層壓板結構件孔隙率低。
　　VARI成形工藝由于樹脂的流動僅靠真空牽引遠遠小于RTM的注射壓力，因此成形時，要求樹脂粘度更低，流動路徑更短。
　　VARI成形技術適用于制造室溫和中溫成形的特大型復合材料構件，。
　　RFI成形技術
　　RFI成形工藝即樹脂膜滲透成形，是復合材料液體成形工藝的一種。其主要原理是在預制體與模具之間按結構的要求鋪設樹脂膜，固化過程中樹脂膜受熱熔化，在真空及壓力作用下樹脂液體滲透到預制體相應部位并完成固化成形。
　　RFI成形工藝與其它傳統復合材料成形工藝的本質區別就在于RFI工藝纖維∕樹脂的浸潤是由低粘度的樹脂在增強材料中滲透并排除增強材料織構中的氣體和基體樹脂中的氣體而完成纖維∕樹脂的浸潤。
　　RFI技術已用于飛機和發動機復合材料結構的制造，如A380的機翼后緣和后壓力隔框，波音787機身的大部分隔框，GEnx的風扇機匣等。
　　國外高性能碳纖維和高韌性樹脂的發展及復合材料的成形方法和自動化制造技術的發展，促進了大型飛機復合材料結構的廣泛應用，值得借鑒。
更多信息請關注復合材料信息網http://www.cnfrp.com

透過上述文章的介紹

無論是碳纖維板材還是其他複合材料，產品的後加工品質，一直以來都是製造廠爭取客戶訂單的關鍵

因為好的加工品質才能讓客戶的產品精細度更好

過去以量取勝的策略在現在的環境上，對於一般產品可能還適用～

但是對於精密產業與複合材料的廠商而言

「質大於量」這是不爭的事實

為了讓後加工的品質更上一層樓，切割機臺的選擇就非常重要

瑞士ZUND數位切割機為全球最頂尖數位切割機品牌，也是世界知名品牌指定合作的切割機臺

鋁板及發泡材質切割：

19mm厚度的發泡型PVC材質與3mm鋁合金材質皆可快速切割

皮革切割：

厚度為2mm的皮革材料，影片中切割速度為1000mm/s 在極短的時間內即可完成複雜的圖型切割

確實的完全切斷,輕鬆取下切割完成的部件

預浸布與碳纖維材料：

工程師於電腦前繪製出要切割圖形與各部件標示記號或料號
噴印標示完成後隨即進行外型切割作業

三層碳纖維編織乾布裁切：

碳纖維重量僅鋼鐵的五分之一，但強度卻是鐵的10倍
透過ZUND的高速切割系統與模組化刀具設備，裁切完成

蜂巢板切割：

蜂巢板是一種相當輕且透氣的材料，使用覆蓋一層塑膠布料在蜂巢板上幫助固定

ZUND切割機不僅可以穩定物件，銑刀模組更能讓確實完成銑切斷差製程

朝安科技協助您擁有四大服務

最完整的教育訓練：解析ZUND切割機所有設定
來自原廠專業訓練：100%傳授所有設定技巧
最快速的參數設定：針對不同材質不同參數完整複製
最完善客服機制：操作問題馬上替您解決

讓ZUND在臺灣的夥伴們想有最完整與專業的技術服務.

聯繫方式
公司地址：臺中市豐原區三豐路二段549巷417號
營業時間：星期一 - 星期五： 9AM - 5PM
聯繫電話： 04-25226221

ZUND8515FGG15RF5FG

zund碳纖維切割機，zundcarbon fiber切割機，zund玻璃纖維切割機，zundglass fiber切割機，zund預浸布切割機，zundprepreg切割機，zundpre-preg切割機，zund蜂巢板切割機，zundhoneycomb切割機，zund克維拉切割機，zundkevlar切割機，zund石墨切割機，zundgraphite切割機，zund光學壓克力切割機，zund光學擴散板切割機，zundacrylic 切割機，zundpc切割機，zundpe切割機，zundpvc切割機，zundpeek切割機，zund工程塑膠切割機，zundCFRP切割機，zundGFRP切割機，zundCFRTP切割機，zund熱塑板切割機，zund先進材料切割機，zund新進複合材料切割機，zund複合材料切割機，zundcomposite切割機，zund功能性織品切割機，zund功能性織布切割機，zund橡膠墊片切割機，zund皮革切割機，zundFpc軟性印刷電路板切割機，zund手機保護貼切割機，zund紡織布切割機，zund飛機零件切割機，zund防彈背心切割機，zund合成纖維切割機，zund凱夫拉纖維切割機，zund風力發電機風扇切割機，zund直升機螺旋槳切割機，zund汽車零件切割機，zund卡車篷布切割機，zund地毯切割機，zund遮雨棚切割機，zund熱氣球切割機，zund風帆切割機，zund木質框架切割機，zund海綿橡膠切割機，zund醫療器材切割機，zund濾心切割機，zund濾網切割機，zund高壓電塔零件切割機，zund滑鼠裝備切割機，zund皮帶切割機，zund皮革公事包切割機，zund皮手套切割機，zund皮鞋切割機，zund絲絨沙發切割機，zund皮靴切割機，zund皮夾克切割機，zund真皮座椅切割機，zund真皮座墊切割機，zund鞋底切割機，zund皮錢包切割機，zund半導體材料切割機，zund太陽能電板切割機，zund高溫超導材料切割機，zund絲綢切割機，zund塑料切割機，zund玻璃纖維樹脂複合材料切割機，zund碳纖維樹脂複合材料切割機，zund紡織pos架切割機，zund木質產品切割機，zund金屬雕刻切割機，zund標誌雕刻切割機