复合材料RTM制造成型工艺的技术应用

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F-35战斗机的机身蒙皮大量采用复合材料，加工过程中都实用了RTM制造工艺，其中也包含了复材脱模剂。

高性能复合材料以其独特优异的性能在军用、民用领域得到快速应用和发展。液体模塑成型工艺（LCM）作为一种高性能、整体成型、低成本、高精度的复合材料制造技术，起源于上世纪末美国实施的低成本复合材料计划（CAI计划）。如今，LCM已经广泛应用于航空、航天领域。LCM工艺中树脂传递模塑RTM与真空辅助树脂注射VARI应用最广，这两种成型复合材料的方法在美国四代机F-22和F-35等机型上已经大量应用；空客A380的肋、梁、机身框和悬挂接头等细长结构、形状复杂的部件均采用了低成本RTM工艺制造。

复合材料LCM工艺作为航空复合材料制件整体化、低成本化重要制造技术已经成为国内航空、航天复合材料制造的应用和研究重点。

树脂传递模塑RTM是一种低压、密闭容器（模具）制造的复合材料生产方法，先将纤维（增强材料）放置于模具中，密闭之后以低压注入树脂，等树脂反应化后，打开模具完成产品制造。树脂传递模塑RTM工艺包括真空辅助树脂注入、树脂传递模塑、真空辅助树脂传递模塑、压缩RTM等环节，它提供了一种简单低成本的方式制造连续纤维增强的高分子复合材料，非常适用于形状复杂的大型结构件，而且能生产出双面光滑，具有良好表面品质的高精度的复杂构件。

在航空复合材料RTM构件的开发中，由于其工艺的特殊性，需要对模具、工艺参数、工艺过程实施等进行科学的设计，否则在制造中容易产生脱粘、分层、夹杂、气孔、疏松等缺陷，使得构件不能达到其使用性能。如何在较低的成本和周期下设计出既能满足生产工艺需要，又能保证产品质量要求的RTM工艺方案，一直是LCM复合材料业界积极讨论的热点之一。传统的方法是评鉴经验进行试制、改进，不仅耗时耗力，而且难以保证产品质量。在工艺设计阶段，采用数字化技术进行工艺仿真模拟，可以协助选择最佳的RTM工艺参数，选择胶口位置，预测缺陷等，从而提高工艺设计效率、模具开发效率，降低生产成本和提高产品质量，现已经成为航空制造企业实现先进航空复合材料构件开发的关键技术之一。

复合材料RTM工艺仿真可以对工艺设计提供关键数据，其中包括：模具结构设计（注射点设置要素）、模具材料（金属）选择、树脂填充温度（加热树脂至适合填充的粘度）、树脂注射压力、树脂注射关闭时间（填充满时间）、固化时间、固化温度等。并且可以对现有工艺产生的零件缺陷或质量问题进行模拟分析，找出工艺设计的关键错误点。要较好实现RTM复合材料成型工艺数字化设计和复合材料制件虚拟试验，必须利用目前复合材料设计/制造的数字化传递平台，以及工艺设计信息化管理模式。