復合材料成型新技術和新型模具材料（二）
機加工板材
GrafTech國際公司的GRAFOAM®碳泡沫可以作為芯材成功用于復合材料模具的制造。該泡沫由各項同性的碳制成，具有與碳纖維復合材料相近的CTE和非常高的耐高溫性。ACG與GrafTech合作開發的ACG GRAFOAM FPA-20碳泡沫模具系統具有耐壓強度高、重量輕、尺寸穩定的特性，可以不必使用母模。用于制造大型結構的板材有多種尺寸和密度可選。
ACG提供的CB1100陶瓷模具板材具有耐高溫性和低熱膨脹系數，據說可以生產出非常精確穩定的模具。這種陶瓷板可以與ACG的LTM®環氧模具預浸料和HTM®BMI模具預浸料相兼容，粘結在一起后加工成模具的芯，再將碳纖維表皮層壓上去，無需使用母模。由于表皮是由陶瓷芯完全支撐的，也就不需要另外的支撐結構；而且陶瓷材料不會吸水，因此也就不需要干燥或通風過程。
Touchstone研究實驗室的CFOAM®是一種由煤炭制成的結構材料，采用的是其專有的低成本高壓工藝，可用于許多應用中，包括復合材料模具。該材料可制成多種結構形式，呈現多種表面，從薄的片材到近似網狀的三維部件，并可以根據元件尺寸和密度進行裁切。該泡沫已用于生產10個部件以下的低成本原型模具表面，也可用于生產500個以上的部件的表面。
RAMPF Eco模具板材采用回收的多羥基化合物制成，具有非常精細的表面結構、優異的加工性能和低熱膨脹系數。
高強度CFOAM材料可使用傳統設備進行切割和加工，采用火焰噴射技術可以涂覆上金屬涂層。原型部件制好后，原型模具的表面可以去除，然后附加一層復合材料表面。Touchstone說，設計上的改變只需要很小的額外成本就可以實現。
除了為復合材料模具提供具有極高強度和穩定性的支撐板材，Amber復合材料還提供模具板、底漆和密封劑。Amber復合材料公司和RAMPF模具公司共同推出了一種環氧基板材，用于模具的生產；還為RAMPF的RAKU-TOOL®環氧和聚氨酯產品系列增加了一種環氧樹脂膠產品。WEB-0700環氧樹脂板具有非常精細的表面結構、優異的加工性能、良好的尺寸穩定性和耐熱性。
Amber的Cellite®180系列模具支撐材料可以承受180℃的高溫，表皮材料可采用玻纖或碳纖，可帶有鋁蜂窩芯材，亦可不帶。Amber的實心板由玻纖或碳纖和耐高溫樹脂層壓而成。這些板材可以切割成所需形狀，用于在鋪放和固化過程中支撐大型的模具和部件。
Sika模具復合材料公司的SikaBlock®模具板材就尺寸和密度分，有13種不同的類型。SikaBlock M2010具有耐熱性、低熱膨脹系數和非常致密的表面，適合生產復合材料模具。該公司也生產Biresin ®系列高性能樹脂和樹脂膠，用于模具的制造和部件的生產。
BCC Products/Blehm Plastics公司生產的耐高溫環氧樹脂模具板材EB6200可以承受163℃的高溫，具有優異的切割性能，產生的灰塵很少。BCC還生產一系列閉孔聚氨酯硬質泡沫，可以滿足母模和原型模具的不同要求。MB5000高密度聚氨酯模具板可用于金屬成型和鍍鎳芯軸模具的制造；此外該公司還提供MB8250鋁制模具板。
Gurit公司既有室溫固化的模具產品，也有65℃固化的SPRINT?模具材料，終的耐受溫度為160℃。環氧膠衣系統SP T-Gel 130-1可用于玻纖或碳纖模具的制造，它與SP的130℃系列的模具層壓、灌注和修復材料相兼容。Gurit近宣布收購的一家風機葉片模具制造商蘇州紅楓，以擴大其在范圍內的模具供應，并以現有的分銷網絡和復合材料技術為堅實的基礎。
Cass聚合物公司生產的Tool Chemical Composites（TCC）系列模具板材包括一種鋁填充的聚氨酯板，可進行CNC加工，具有較長的使用壽命。該公司還提供耐高溫環氧樹脂和中溫聚氨酯板材，可用于模具和其他產品的制造。
Airtech 先進材料公司的MultibagTM可循環使用硅橡膠真空袋系統可用于真空灌注模具的制造。
模具樹脂
Nord復合材料公司生產的Zero Shrink®單組份模具樹脂系統可用于復合材料模具的快速生產。RM2000模具樹脂是一種不飽和聚酯產品，可用于手糊和噴射模具的制造。RM3000乙烯基酯模具樹脂是一種低放熱系統，可用于替代環氧模具，生產熱模具和熱成型模具。兩種系統都具有6個月的保質期，由Nida-Core公司負責在北美地區分銷。
Cook復合材料聚合物公司（CCP）生產的OptiPLUSTM高性能低收縮樹脂可用于手糊和噴射工藝以及常溫真空灌注工藝中模具的制造。OptiPLUS 040-8091可取代間苯二甲酸、乙烯基酯和環氧樹脂用于模具的制造，加工工藝可采用常溫和高溫真空灌注。CCP說，這是一種預活化的樹脂，含有反應單體，具有一流的表面質量和耐熱性。
Airtech先進材料集團為灌注、手糊和高溫（395℃）高壓固化工藝生產真空袋和復合材料模具材料。Toolfusion®環氧基模具樹脂可采用灌注工藝制成符合材料模具。Airtech說這種工藝比傳統的手糊或噴射工藝更清潔也更簡便。該公司還生產Econo系列真空袋產品，包括一種可循環使用的硅橡膠袋系統Multi-Bag®。低粘度的液態硅膠涂覆在增強絲網材料上后，室溫下固化48-72小時而成。
北美地區大的復合材料供應商之一Composites One與三個合作伙伴共同成立了Closed Mold Alliance，提供交鑰匙的閉模成型解決方案及相關培訓。另外三家公司分別是設備制造商Magnum Venus Plastech以及模具制造商RTM North和FormaShape。位于加拿大British Columbia省的FormaShape是一家輕質樹脂傳遞成型（Light RTM）模具制造商，專注于五軸加工和模型制造。
混合模具的優勢
美國明尼蘇達州Remmele工程公司的模具部門經理Tom Sobcinski說，機身結構的鎳鋼合金重量可達136噸以上，這就限制了纖維的自動化鋪放速度，延長了高壓固化的熱循環時間。為減小傳統鎳鋼合金模具的重量和尺寸，Remmele開發了一種混合模具系統：Invalite®（正在申請）。
Invalite系統由一個復合材料支撐結構和薄的鎳鋼面層組成，從而減輕了重量。該系統將鎳鋼的長壽命和高質量與復合材料模具的輕質優勢結合在一起，可用于大型和中型部件的生產。該系統采用輕質材料制成，通過Remmele專有的ConnexSys®技術進行連接，比傳統鎳鋼合金減輕了50%的重量。
據說，Invalite模具比傳統鎳鋼模具有更大的耐壓能力和更好的使用性能。個生產出的Invalite模具去年被用于戰斗機的復合材料部件的生產，這一項目得到了Lockheed Martin Aeronautics和Remmele的支持。
“我們對三種模具進行了熱分析，即我們的混合模具、全鎳鋼模具和全復合材料石墨/環氧模具。”他說，“結果表明，就加熱速率而言，混合模具與全復合材料模具基本相同。實際上，在面層片材上熱量分布更均勻。但是全鎳鋼模具的加熱和冷卻速度慢得多。”
與全復合材料模具相比，Invalite的主要優勢是耐久性。“鎳鋼合金面層不會老化。”他補充說。
Sobcinski解釋說 ：“另外，Invalite模具的重量是全鎳鋼合金模具的50%。在大型模具的纖維鋪放設備上，如果模具重量減輕一半，其移動速度就會更快，因此生產速率也就會提高。”
硬質模具還可以采用金屬沉積技術制造。加拿大安大略省的Weber Manufacturing Technologies公司在其大先進的商業工廠內采用專有的鎳蒸汽沉積技術（NVD）生產鎳殼模具。這種兩級化學工藝將粒狀鎳粉末轉變成堅固的鎳殼，附著在熱的芯軸上，從而形成一個幾乎純鎳的結構。
位于美國佛羅里達州Port Saint Lucie的Keystone Synergistic Enterprises公司采用專有的金屬沉積技術生產低成本快速模具。Keystone說，電子束金屬沉積工藝生產出的近似網狀的三維幾何結構，可以滿足航空航天業為鈦、鎳和鋼合金制定的質量標準。
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GrafTech國際公司的GRAFOAM®碳泡沫可以作為芯材成功用于復合材料模具的制造。該泡沫由各項同性的碳制成，具有與碳纖維復合材料相近的CTE和非常高的耐高溫性。ACG與GrafTech合作開發的ACG GRAFOAM FPA-20碳泡沫模具系統具有耐壓強度高、重量輕、尺寸穩定的特性，可以不必使用母模。用于制造大型結構的板材有多種尺寸和密度可選。
ACG提供的CB1100陶瓷模具板材具有耐高溫性和低熱膨脹系數，據說可以生產出非常精確穩定的模具。這種陶瓷板可以與ACG的LTM®環氧模具預浸料和HTM®BMI模具預浸料相兼容，粘結在一起后加工成模具的芯，再將碳纖維表皮層壓上去，無需使用母模。由于表皮是由陶瓷芯完全支撐的，也就不需要另外的支撐結構；而且陶瓷材料不會吸水，因此也就不需要干燥或通風過程。
Touchstone研究實驗室的CFOAM®是一種由煤炭制成的結構材料，采用的是其專有的低成本高壓工藝，可用于許多應用中，包括復合材料模具。該材料可制成多種結構形式，呈現多種表面，從薄的片材到近似網狀的三維部件，并可以根據元件尺寸和密度進行裁切。該泡沫已用于生產10個部件以下的低成本原型模具表面，也可用于生產500個以上的部件的表面。
RAMPF Eco模具板材采用回收的多羥基化合物制成，具有非常精細的表面結構、優異的加工性能和低熱膨脹系數。
高強度CFOAM材料可使用傳統設備進行切割和加工，采用火焰噴射技術可以涂覆上金屬涂層。原型部件制好后，原型模具的表面可以去除，然后附加一層復合材料表面。Touchstone說，設計上的改變只需要很小的額外成本就可以實現。
除了為復合材料模具提供具有極高強度和穩定性的支撐板材，Amber復合材料還提供模具板、底漆和密封劑。Amber復合材料公司和RAMPF模具公司共同推出了一種環氧基板材，用于模具的生產；還為RAMPF的RAKU-TOOL®環氧和聚氨酯產品系列增加了一種環氧樹脂膠產品。WEB-0700環氧樹脂板具有非常精細的表面結構、優異的加工性能、良好的尺寸穩定性和耐熱性。
Amber的Cellite®180系列模具支撐材料可以承受180℃的高溫，表皮材料可采用玻纖或碳纖，可帶有鋁蜂窩芯材，亦可不帶。Amber的實心板由玻纖或碳纖和耐高溫樹脂層壓而成。這些板材可以切割成所需形狀，用于在鋪放和固化過程中支撐大型的模具和部件。
Sika模具復合材料公司的SikaBlock®模具板材就尺寸和密度分，有13種不同的類型。SikaBlock M2010具有耐熱性、低熱膨脹系數和非常致密的表面，適合生產復合材料模具。該公司也生產Biresin ®系列高性能樹脂和樹脂膠，用于模具的制造和部件的生產。
BCC Products/Blehm Plastics公司生產的耐高溫環氧樹脂模具板材EB6200可以承受163℃的高溫，具有優異的切割性能，產生的灰塵很少。BCC還生產一系列閉孔聚氨酯硬質泡沫，可以滿足母模和原型模具的不同要求。MB5000高密度聚氨酯模具板可用于金屬成型和鍍鎳芯軸模具的制造；此外該公司還提供MB8250鋁制模具板。
Gurit公司既有室溫固化的模具產品，也有65℃固化的SPRINT?模具材料，終的耐受溫度為160℃。環氧膠衣系統SP T-Gel 130-1可用于玻纖或碳纖模具的制造，它與SP的130℃系列的模具層壓、灌注和修復材料相兼容。Gurit近宣布收購的一家風機葉片模具制造商蘇州紅楓，以擴大其在范圍內的模具供應，并以現有的分銷網絡和復合材料技術為堅實的基礎。
Cass聚合物公司生產的Tool Chemical Composites（TCC）系列模具板材包括一種鋁填充的聚氨酯板，可進行CNC加工，具有較長的使用壽命。該公司還提供耐高溫環氧樹脂和中溫聚氨酯板材，可用于模具和其他產品的制造。
Airtech 先進材料公司的MultibagTM可循環使用硅橡膠真空袋系統可用于真空灌注模具的制造。
模具樹脂
Nord復合材料公司生產的Zero Shrink®單組份模具樹脂系統可用于復合材料模具的快速生產。RM2000模具樹脂是一種不飽和聚酯產品，可用于手糊和噴射模具的制造。RM3000乙烯基酯模具樹脂是一種低放熱系統，可用于替代環氧模具，生產熱模具和熱成型模具。兩種系統都具有6個月的保質期，由Nida-Core公司負責在北美地區分銷。
Cook復合材料聚合物公司（CCP）生產的OptiPLUSTM高性能低收縮樹脂可用于手糊和噴射工藝以及常溫真空灌注工藝中模具的制造。OptiPLUS 040-8091可取代間苯二甲酸、乙烯基酯和環氧樹脂用于模具的制造，加工工藝可采用常溫和高溫真空灌注。CCP說，這是一種預活化的樹脂，含有反應單體，具有一流的表面質量和耐熱性。
Airtech先進材料集團為灌注、手糊和高溫（395℃）高壓固化工藝生產真空袋和復合材料模具材料。Toolfusion®環氧基模具樹脂可采用灌注工藝制成符合材料模具。Airtech說這種工藝比傳統的手糊或噴射工藝更清潔也更簡便。該公司還生產Econo系列真空袋產品，包括一種可循環使用的硅橡膠袋系統Multi-Bag®。低粘度的液態硅膠涂覆在增強絲網材料上后，室溫下固化48-72小時而成。
北美地區大的復合材料供應商之一Composites One與三個合作伙伴共同成立了Closed Mold Alliance，提供交鑰匙的閉模成型解決方案及相關培訓。另外三家公司分別是設備制造商Magnum Venus Plastech以及模具制造商RTM North和FormaShape。位于加拿大British Columbia省的FormaShape是一家輕質樹脂傳遞成型（Light RTM）模具制造商，專注于五軸加工和模型制造。
混合模具的優勢
美國明尼蘇達州Remmele工程公司的模具部門經理Tom Sobcinski說，機身結構的鎳鋼合金重量可達136噸以上，這就限制了纖維的自動化鋪放速度，延長了高壓固化的熱循環時間。為減小傳統鎳鋼合金模具的重量和尺寸，Remmele開發了一種混合模具系統：Invalite®（正在申請）。
Invalite系統由一個復合材料支撐結構和薄的鎳鋼面層組成，從而減輕了重量。該系統將鎳鋼的長壽命和高質量與復合材料模具的輕質優勢結合在一起，可用于大型和中型部件的生產。該系統采用輕質材料制成，通過Remmele專有的ConnexSys®技術進行連接，比傳統鎳鋼合金減輕了50%的重量。
據說，Invalite模具比傳統鎳鋼模具有更大的耐壓能力和更好的使用性能。個生產出的Invalite模具去年被用于戰斗機的復合材料部件的生產，這一項目得到了Lockheed Martin Aeronautics和Remmele的支持。
“我們對三種模具進行了熱分析，即我們的混合模具、全鎳鋼模具和全復合材料石墨/環氧模具。”他說，“結果表明，就加熱速率而言，混合模具與全復合材料模具基本相同。實際上，在面層片材上熱量分布更均勻。但是全鎳鋼模具的加熱和冷卻速度慢得多。”
與全復合材料模具相比，Invalite的主要優勢是耐久性。“鎳鋼合金面層不會老化。”他補充說。
Sobcinski解釋說 ：“另外，Invalite模具的重量是全鎳鋼合金模具的50%。在大型模具的纖維鋪放設備上，如果模具重量減輕一半，其移動速度就會更快，因此生產速率也就會提高。”
硬質模具還可以采用金屬沉積技術制造。加拿大安大略省的Weber Manufacturing Technologies公司在其大先進的商業工廠內采用專有的鎳蒸汽沉積技術（NVD）生產鎳殼模具。這種兩級化學工藝將粒狀鎳粉末轉變成堅固的鎳殼，附著在熱的芯軸上，從而形成一個幾乎純鎳的結構。
位于美國佛羅里達州Port Saint Lucie的Keystone Synergistic Enterprises公司采用專有的金屬沉積技術生產低成本快速模具。Keystone說，電子束金屬沉積工藝生產出的近似網狀的三維幾何結構，可以滿足航空航天業為鈦、鎳和鋼合金制定的質量標準。
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