复合材料的原材料包括树脂、纤维和芯材等有多种选择，各种材料又有其独特的强度、刚度、韧性和热稳定性等性能，成本和产量也不尽相同。然而，复合材料作为一个整体，其最终性能不仅与树脂基体和纤维（以及夹芯材结构中的芯材）有关，而且与结构中材料的设计方法和制造工艺有密切联系。本文将对常用的复合材料制造方法、每种方法的主要影响因素和不同工艺如何选择原材料进行介绍。
一、喷涂成型
1、方法描述：把短切纤维增强材料与树脂体系同时喷涂在模具内，然后在常压下固化成热固性复合材料制品的一种成型工艺。
2、材料选择：
树脂：主要为聚酯
纤维：粗玻璃纤维纱
芯材：无，需要单独与层合板结合
3、主要优点：
1) 工艺历史悠久
2) 低成本、可快速铺覆纤维和树脂
3) 模具成本低廉
4、主要缺点：
1) 层合板易形成树脂富集区，重量偏高
2) 只能使用短切纤维，严重限制了层合板的力学性能
3) 为了便于喷涂，树脂粘度需足够低，损失了复合材料的力学和热学性能
4) 喷涂树脂中的高苯乙烯含量意味着对操作人员的潜在危害较高，低粘度则意味着树脂易渗透员工的工作服从而直接接触皮肤
5) 空气中挥发的苯乙烯浓度很难达到法律规定要求
5、典型应用：
简易围栏，低载荷结构板，如敞篷车车身、卡车整流罩、浴缸和小型船艇
二、手糊成型
1、方法描述：手动将树脂浸润纤维，纤维可以为机织、编织、缝合或粘结等增强方式，手糊成型通常用滚轮或刷子完成，然后用胶滚挤压树脂使之渗入纤维。层合板置于常压下固化。
2、材料选择：
树脂：无要求，环氧、聚酯、聚乙烯基酯、酚醛树脂均可
纤维：无要求，但是基重较大的芳纶纤维难以手糊浸润
芯材：无要求
3、主要优点：
1) 工艺历史悠久
2) 简单易学
3) 如果使用室温固化树脂，模具成本低廉
4) 材料和供应商选择空间大
5) 高纤维含量，所用纤维比喷涂工艺长
4、主要缺点：
1) 树脂混合、层合板树脂含量和品质与操作人员的熟练程度密切相关，难以获得低树脂含量且低孔隙率的层合板
2) 树脂的健康和安全隐患，手糊树脂分子量越低，潜在的健康威胁就越大，粘度越低意味着树脂越容易渗透员工的工作服从而直接接触皮肤
3) 如果没有安装良好的通风设备，从聚酯和聚乙烯基酯挥发到空气中的苯乙烯浓度很难达到法律规定的要求
4) 手糊树脂的黏度需要非常低，因此苯乙烯或其他溶剂的含量必须较高，这样就损失了复合材料的机械/热性能
5、典型应用：标准风电叶片，批量制作的船艇，建筑模型
三、真空袋工艺
1、方法描述：真空袋工艺是上述手糊工艺的延伸，即在模具上封一层塑料膜将手糊好的层合板抽真空，给层合板施加一个大气压的压力，达到排气紧实的效果，以提高复合材料的品质。
2、材料选择：
树脂：主要为环氧和酚醛树脂，聚酯和聚乙烯基酯不适用，因为它们含有苯乙烯，挥发进入真空泵
纤维：无要求，即使基重较大的纤维也可以在压力下被浸润
芯材：无要求
3、主要优点：
1) 可以达到比标准手糊工艺更高的纤维含量
2) 空隙率比标准手糊工艺低
3) 负压条件下，树脂充分流动提高了纤维的浸润程度，当然部分树脂会被真空耗材吸收
4) 健康和安全：真空袋工艺可以减少固化过程中挥发物的释放
4、主要缺点：
1) 额外的工艺增加了劳动力和一次性真空袋材料的成本
2) 对操作人员的技术要求较高
3) 树脂混合及树脂含量的控制很大程度上取决于操作人员的熟练程度
4) 尽管真空袋减少了挥发物的释放，操作人员受到的健康威胁仍然高于灌注或预浸料工艺
5、典型应用：大尺寸、单次限定版的游艇，赛车零部件，船舶制造过程中芯材的粘结
四、缠绕成型
1、方法描述：缠绕工艺基本用于制造中空、圆形或椭圆形结构件，如管道和槽。纤维束经过树脂浸润后沿各种方向缠绕在芯轴上，工艺过程由缠绕机和芯轴转速控制。
2、材料选择：
树脂：无要求，如环氧、聚酯、聚乙烯基酯和酚醛树脂等
纤维：无要求，直接使用线轴架的纤维束，不需要机织或缝织成纤维布
芯材：无要求，但蒙皮通常为单层复合材料
3、主要优点：
1） 生产速度快，是一种经济合理的铺层方式
2） 可通过测定穿过树脂槽的纤维束携带树脂量控制树脂含量
3） 纤维成本最小化，无中间编织工艺
4） 结构性能优异，因为直线纤维束可以沿各个承载方向铺层
4、主要缺点：
1） 此工艺仅限于圆形中空结构
2） 纤维不易沿部件轴向准确排布
3） 大型结构件的芯轴阳模成本较高
4） 结构外表面非模具面，因此美观性较差
5） 使用低粘度树脂，需要注意力学性能和健康安全性能
5、典型应用：化学品储藏罐和输送管，气缸，救火员呼吸罐
五、拉挤成型
1、方法描述：从线轴架抽出的纤维束浸胶后穿过加热盘，在加热盘完成树脂对纤维的浸润，并且控制树脂含量，最终将材料固化成要求的形状；这种形状固定的固化产品被机械切割为不同长度。纤维也可以沿0度以外的方向进入热盘。挤拉成型是一个连续的生产过程，制品截面通常有固定形状，允许有微小变化。将通过热盘的预浸润材料固定并铺入模具立即固化，虽然这样的流程连续性较差，但可以实现截面形状的改变。
2、材料选择：
树脂：通常为环氧、聚酯、聚乙烯基酯和酚醛树脂等
纤维：无要求
芯材：未普遍使用
3、主要优点：
1） 生产速度快，是一种经济合理的预浸润及固化材料的方式
2） 树脂含量控制精确
3） 纤维成本最小化，无中间编织工艺
4） 结构性能优异，因为纤维束沿直线排布，纤维体积分数较高
5） 纤维浸润区域可完全密闭，减少挥发物释放
4、主要缺点：
1） 此工艺限制了截面形状
2） 加热盘成本较高
5、典型应用：房屋结构的梁和桁架，桥梁，梯子和围栏
六、树脂传递模塑工艺（RTM）
1、方法描述：将干纤维铺覆在下模内，可以预先施加压力使纤维尽量与模具形状贴合，并予以粘合绑定；然后，把上模固定在下模上形成型腔，再将树脂注入型腔。通常采用真空辅助树脂的注入和对纤维的浸润，即真空辅助树脂注入工艺（VARI）。一旦纤维浸润完成，即关闭树脂导入阀，并将复合材料进行固化。树脂注入和固化既可以在室温下进行，也可以在加热条件下完成。
2、材料选择：
树脂：通常为环氧、聚酯、聚乙烯酯和酚醛树脂，双马来酰亚胺树脂可以在高温下使用
纤维：无要求。缝合纤维更适合此工艺，因为纤维束间隙利于树脂传送；有专门研发的纤维可以促进树脂流动
芯材：蜂窝泡沫不适用，因为蜂窝单元将被树脂充满，压力也会导致泡沫塌陷
3、主要优点：
1） 纤维体积分数较高，孔隙率低
2） 由于树脂被完全密封，健康安全，操作环境干净整洁
3） 减少劳动力使用
4） 结构件上下两面均为模具面，易于后续表面处理
4、主要缺点：
1） 搭配使用的模具价格昂贵，为了承受较大压力，重量大，相对笨重
2） 仅限于小型部件的制造
3） 易出现未浸润区域，导致大量报废
5、典型应用：小型而复杂的航天飞机和汽车零部件，火车座椅
七、其他灌注工艺-SCRIMP,RIFT,VARTM等
1、方法描述：将干纤维以类似与RTM工艺中的方式铺覆，然后铺上玻纤布和导流网。铺层完成后，用真空袋完全密封，在真空度达到一定要求时，将树脂导入整个铺层结构。树脂在层合板中的分布依靠导流网引导树脂流动来实现，最后自上而下将干纤维完全浸润。
2、材料选择：
树脂：通常为环氧、聚酯、聚乙烯酯树脂
纤维：任何常见纤维。缝合纤维更适合此工艺，因为纤维束间隙加速树脂传送
芯材：蜂窝泡沫不适用
3、主要优点：
1) 同RTM工艺，但仅其中一面为模具面
2) 模具一面为真空袋，大大节省模具成本，且对模具承受压力的要求降低
3) 大型结构件也可以具有很高的纤维体积分数和较低的孔隙率
4) 标准的手糊工艺模具改造后可用于此工艺
5) 夹芯结构可一次成型
4、主要缺点：
1) 对于大型结构，工艺相对复杂，且修补无法避免
2) 树脂粘度必须非常低，也降低了力学性能
3) 易出现未浸润区域，导致大量报废
5、典型应用：试制小型船艇，火车和卡车的车身板，风电叶片
八、预浸料-高压釜工艺
1、方法描述：纤维或纤维布由材料制造商使用含有催化剂的树脂预先浸润，制造方法为高温高压法或溶剂溶解法。催化剂为室温潜伏型，使材料在室温下有几周或几个月的有效期；冷藏条件可以延长其储存期限。预浸料可以手工或机器铺入模具表面，然后覆盖真空袋，加热至120-180°C。加热后树脂可以再次流动，并最终固化。可以用高压釜对材料施加额外的压力，通常可以达到5个大气压。
2、材料选择：
树脂：通常为环氧、聚酯、酚醛树脂，耐高温树脂如聚酰亚胺、氰酸酯和双马来酰亚胺也可使用
纤维：无要求。纤维束或纤维布均可
芯材：无要求，但泡沫需耐高温高压
3、主要优点：
1） 树脂和固化剂比例以及树脂含量均由供应商准确设定，很容易获得高纤维含量和低孔隙率的层合板
2） 材料具有优良的健康安全特性，工作环境洁净，潜在地节省了自动化和人工成本
3） 单向材料纤维成本最小化，无需中间工艺将纤维织成布
4） 制造工艺要求树脂高粘度浸润性良好，也优化了力学和热学性能
5） 室温下可工作时间的延长意味着，结构优化以及复杂形状的铺层亦很容易实现
6） 潜在地节省了自动化和人工成本
4、主要缺点：
1） 材料成本增加，但为了满足应用需求也是难以避免的
2） 需要高压釜完成固化，成本较高，操作时间较长且有尺寸限制
3） 模具需要承受高的工艺温度，对芯材有同样的要求
4） 对于较厚部件，预浸料铺层时需预抽真空，以排除层间气泡
5、典型应用：航天飞机结构件（如机翼和尾部），F1赛车
九、预浸料-非高压釜工艺
1、方法描述：低温固化预浸料制造工艺与高压釜预浸料完全相同，不同的是树脂的化学特性允许其在60-120°C实现固化。对于低温60°C固化，材料的工作时间仅一周；对于高温催化剂（>80°C），工作时间可达到几个月。树脂体系的流动性允许仅使用真空袋固化，避免使用高压釜。
2、材料选择：
树脂：通常仅环氧树脂
纤维：无要求，与传统预浸料一样
芯材：无要求，但使用标准PVC泡沫需特别注意
3、主要优点：
1） 具备传统高压釜预浸料（(i.)）-（(vi.)）全部优点
2） 模具材料便宜，如木材，因为固化温度较低
3） 大型结构件制造工艺简单化，只需真空袋加压，循环烤箱的热空气或者模具本身的热空气加热系统即可满足固化要求
4） 常见的泡沫材料也可使用，工艺较为成熟
5） 相比于高压釜，能耗更低
6） 先进的工艺保证了良好的尺寸精度和可重复性
4、主要缺点：
1） 材料成本仍然高于干纤维，尽管树脂成本低于航空航天用预浸料
2） 模具需要承受高于灌注工艺的温度（80-140°C）
5、典型应用：高性能风电叶片，大型赛艇和游艇，救援飞机，火车部件
十、半预浸料/梁用预浸料-非高压釜工艺
1、方法描述：较厚结构（>3mm）中使用预浸料很难在固化过程中将层间或重叠铺层部分的气泡排出，为了克服这一困难，预抽真空被引入了铺层工艺，却显著增加了工艺时间。近年来，固瑞特推出了一系列具有专利技术的改进型预浸料产品，使高品质（低孔隙率）较厚层合板的制造实现了一步完工艺即可完成。半预浸料SPRINT由两层干纤维夹一层树脂膜的夹芯结构组成，材料铺入模具后，真空泵即可将其中的空气在树脂升温变软并浸润纤维前完全抽干，然后再进行固化。梁用预浸料SparPreg是一种改进的预浸料，在真空条件下固化时，可以很容易地将气泡从粘合的两层材料间排除。
2、材料选择：树脂：多为环氧树脂，其他树脂也可用纤维：无要求芯材：大部分，但使用标准PVC泡沫需特别注意高温。
3、主要优点：
1）对于较厚的部件（100mm），依然可以精确获得高纤维体积分数和低孔隙率
2）树脂体系的起始状态为固体，高温固化后性能优异
3）允许使用成本较低的高基重纤维布(如1600g/㎡)，提高铺层速度，节约制造成本
4）工艺十分先进，操作简单且树脂含量精确控制
4、主要缺点：
1）材料成本仍然高于干纤维，尽管树脂成本低于航空航天用预浸料
2）模具需要承受高于灌注工艺的温度（80-140°C）
5、典型应用：高性能风电叶片，大型赛艇和游艇，救援飞机
详解几种常见复合材料成型工艺的优缺点
01、喷涂工艺（Spray Lay-up）
1.1、工艺概念
将纤维在手持式枪中切碎，然后送入对准模具的催化树脂喷雾中，沉积材料在标准大气条件下固化（如图1所示）。
图1 喷涂工艺示意图
1.2、主要材料
树脂基体以聚酯树脂为主，而纤维材料仅限玻璃纤维粗纱。
1.3 、主要优势
i） 广泛使用多年。
ii）快速沉积纤维和树脂的方法。
iii）低成本。
1.4、主要缺点
i） 层压板往往富含树脂，因此重量过大。
ii）仅包含短纤维，严重限制层压板的机械性能。
iii）树脂需要低粘度才能喷涂，这通常会损害它们的机械/热性能。
iv）喷涂树脂中苯乙烯含量高通常意味着它们具有更大的危害性，其较低的粘度意
v） 将空气中苯乙烯的浓度限制在法定水平越来越困难。
1.5、典型应用
简单的外壳、轻载结构面板，例如大篷车车身、卡车整流罩、浴缸、淋浴盘、一些小艇。
02、长丝缠绕工艺（Filament Winding）
2.1 工艺概念
该工艺主要用于空心，通常为圆形或椭圆形的部件，如管道和储罐。纤维束在缠绕到芯轴上之前要经过树脂浴，芯轴的旋转速度由纤维输送机构和芯轴方向控制（图2）。
图2 长丝缠绕工艺示意图
2.2 主要材料
树脂基体可以选择环氧树脂、聚酯、乙烯基酯、酚醛树脂等任何一种，而纤维类型也没有限制，但纤维可直接从筒子架上取下，没有织成织物。
2.3 主要优点
i）这是一种非常快速且经济的铺设材料的方法
ii）树脂含量可以通过测量每个纤维束上的树脂通过夹头或模具来控制。
iii）由于没有在使用前将纤维转变为织物的第二道工序，因此纤维成本得以最小化。
iv）层压板的结构性质可以非常好，因为直纤维可以以复杂的模式铺设，以匹配施加的荷载。
2.4 主要缺点
i）该过程仅限于凸形部件。
ii）纤维不能轻易地沿着组件的长度铺设。
iii）大型组件成本可能很高。
iv）组件的外表面未模制，因此在外观上不美观。
v）通常需要使用低粘度树脂，因为它们具有较低的机械和安全性能。
2.5 典型应用
化学品储罐和管道、气瓶、消防员呼吸罐
03、湿铺工艺（Wet Lay-up）
3.1、工艺概念
用手将树脂浸渍到呈编织、针织、缝合或粘合织物形式的纤维中。这通常是通过滚筒或刷子完成的，越来越多地使用压辊式浸渍剂，通过旋转滚筒和树脂浴将树脂压入织物，层压板在标准大气条件下固化（如图3所示）。
图3 湿铺工艺示意图
3.2、主要材料
树脂基体可以选择环氧树脂、聚酯、乙烯基酯、酚醛树脂等任何一种，而纤维类型也没有限制。
3.3 、主要优势
i） 广泛使用多年。
ii）如果使用室温固化树脂，则成本较低。
iii）供应商和材料类型的选择范围很广。
iv）纤维含量更高，纤维长度也更长。
3.4、主要缺点
i） 树脂的混合、层压板的树脂含量和层压板的质量在很大程度上取决于层压机的技术。如果不引入过多的空隙，通常就无法获得低树脂含量的层压板。
ii）树脂的健康和安全考虑。手工铺层树脂的较低分子量通常意味着它们比较高分子量的产品具有更大的危害性。较低粘度的树脂也意味着它们有渗透服装等趋势。
iii）如果没有昂贵的萃取系统，将聚酯和乙烯基酯中空气中苯乙烯的浓度限制在法定浓度越来越难。
iv）树脂需要低粘度才能手动操作。由于需要高浓度的稀释剂/苯乙烯，这通常会损害它们的机械/热性能。
3.5、典型应用
标准风力涡轮机叶片、生产船、建筑装饰条等。
04、真空袋工艺（Vacuum Bagging）
4.1 工艺概念
该工艺基本上是上述湿铺工艺的延伸，其中一旦层压后就对层压材料施加压力以改善其固结性。这是通过在湿铺层压板上和工具上密封塑料膜来实现的。袋子下面的空气被真空泵抽走，因此可以在层压板上施加高达一个大气压的压力以使其固化（图4）。
图4 真空袋工艺示意图
4.2 主要材料
树脂主要是以环氧树脂和酚醛树脂为主，而聚酯和乙烯酯可能存在一定问题，因为真空泵从树脂中过度萃取苯乙烯。对于增强纤维而言，由于存在一定的固结压力意味着各种厚重的织物可能会被弄湿。
4.3 主要优点
i） 与标准湿铺技术相比，通常可以获得更高的纤维含量层压板。
ii）与湿铺相比，空隙率更低。
iii）由于压力和树脂在结构纤维中流动，使纤维更好地湿润，多余的纤维进入袋装材料。
iv）健康与安全：真空袋减少了固化过程中释放的挥发物量。
4.4 主要缺点
i） 额外的工艺增加了劳动力和一次性包装材料的成本
ii）操作人员需要更高的技术水平
iii）树脂含量的混合和控制仍主要取决于操作员的技能
iv）尽管真空袋可以减少挥发物，但暴露量仍然高于预浸料处理技术等
4.5 典型应用
大型一次性巡航船、赛车部件、生产船中的核心粘接装置。
05、拉挤成型（Pultrusion）
5.1、工艺概念
将纤维从筒子架中拉出通过树脂浴，然后通过加热的模具。模具完成纤维的浸渍，控制树脂含量，并在材料通过模具时将其固化成最终形状。然后，该固化型材自动切割成一定长度。也可将织物引入模具，以提供除0°以外的纤维方向。尽管拉挤成型是一个连续的过程，会产生恒定横截面的轮廓，但允许将一些变化引入横截面中。这个过程将材料拉过模具进行浸渍，然后夹在模具中进行固化。这使得该过程不连续，但可以适应横截面的微小变化（如图5所示）。
图5 拉挤成型工艺示意图
5.2、主要材料
树脂基体一般为环氧树脂、聚酯、乙烯酯和酚醛树脂，而纤维类型没有限制。
5.3 、主要优势
i） 这是一种非常快速、经济的材料浸渍和固化的方法。
ii）树脂含量可精确控制。
iii）纤维成本最小化，因为大部分来自筒子架。
iv）层压板的结构性能非常好，因为型材中纤维顺直，并且可以获得高纤维体积分数。
v） 树脂浸渍区可以封闭，从而限制挥发物排放。
5.4、主要缺点
i） 仅限于恒定截面或接近恒定的截面构件
ii）加热模具的成本可能很高。
5.5、典型应用
用于屋顶结构、桥梁、梯子、框架的梁和大梁。
06、树脂传递模塑（Resin Transfer Moulding，RTM）
6.1 工艺概念
织物作为干燥的材料堆放，这些织物有时被预压成模具形状，并由粘合剂粘合在一起，然后将这些“瓶坯”更轻松地放入模具中。随后将第二模具夹持在第一模具上，并将树脂注入型腔。也可以将真空施加到模腔上，以帮助树脂被吸入织物中。这被称为真空辅助树脂注射（ Vacuum Assisted Resin Injection，VARI）。一旦所有的织物都被润湿，树脂入口就会关闭，层压板就可以固化。注射和固化都可以在环境温度或高温下进行（如图6所示）。
6.2 主要材料
树脂通常可以采用环氧树脂、聚酯树脂、乙烯基酯和酚醛树脂，但双马来酰亚胺等高温树脂也可在较高的工艺温度下使用。纤维类型不限，缝制的材料在此过程中效果很好，因为间隙允许快速进行树脂运输。一些特别开发的织物可以帮助树脂流动。
6.3 主要优点
i）可以非常低的空隙率获得高纤维体积的层压板。
ii）由于封装了树脂，因此具有良好的健康和安全性以及对环境的控制。
iii）可能减少劳动力。
iv）组件的两侧都有一个模制表面。
图6 RTM工艺示意图
6.4 主要缺点
i） 配套的模具价格昂贵，而且为了承受压力而很重。
ii）一般仅限于较小的部件。
iii）可能会出现未浸渍的区域，从而导致非常昂贵的报废零件。
6.5 典型应用
小型复杂飞机及汽车零部件、火车座椅。
07、其他注塑工艺（SCRIMP, RIFT, VARTM等）
7.1 工艺概念
与RTM工艺类似，织物作为干燥的材料叠堆放置，然后用剥离层和编织型非结构织物覆盖纤维堆，随后对整个干堆进行真空袋装，一旦袋装泄漏消除，树脂就可以流入层压板。树脂容易在非结构性织物中流动并从上方润湿织物，从而有助于树脂在整个层压板上的分布（如图7所示）。
图7 其他注塑工艺示意图
7.2 主要材料
树脂一般为环氧树脂、聚酯和乙烯基酯。增强纤维为任何常规织物，缝制的材料在此过程中效果很好，因为间隙允许快速进行树脂运输。
7.3 主要优点
i） 与上述RTM一样，但只有部件的一侧有模制饰面。
ii）由于一半的工具是真空袋，且主工具所需的强度较低，因此工具成本较低。
iii）可以制造高纤维体积分数和低空隙率的非常大结构件。
iv）标准湿铺工具可在此过程中进行修改。
v）一次操作即可生产带芯结构。
7.4 主要缺点
i）相对复杂的过程，能够在不需要修理的情况下，在大型结构上持续良好地运行。
ii）树脂的粘度必须非常低，因此必须具有机械性能。
iii））可能会出现未浸渍的区域，从而导致非常昂贵的报废零件。
7.5 典型应用
小型游艇、火车和卡车车身面板、风能叶片。
08、高压釜预浸料（Prepreg - Autoclave）
8.1、工艺概念
织物和纤维由材料制造商在加热和加压条件下或在溶剂中用树脂预浸渍。催化剂在环境温度下具有很大的潜伏性，使材料解冻后有数周或数月的使用寿命。但是为了延长储存寿命，这些材料必须是冷冻储存的。用手或机器将预浸料放置在模具表面，真空包装，然后加热到120-180°C，树脂开始回流并最终固化。成型所需的额外压力通常由高压釜（实际上是加压烘箱）提供，该高压釜最多可向层压板施加5个大气压，如图8所示。
图8 高压釜预浸料工艺示意图
8.2、主要材料
树脂基体一般为环氧树脂、聚酯树脂、酚醛树脂和高温树脂，如聚酰亚胺、氰酸酯和双马来酰亚胺。纤维种类不限，可直接从筒子架上取下或用作任何类型的织物。
8.3 、主要优势
i）树脂/催化剂和纤维中的树脂含量可精确设置，并可以实现高纤维含量和低空隙率。
ii）具有出色的健康和安全特性，可以清洁工作。
iii）由于没有在使用前将纤维转变为织物的第二道工序，单向胶带的纤维成本已降至最低。
iv）可以针对机械性能和热性能优化树脂化学性质，高粘度树脂由于制造工艺而不易溶解。
v）延长的工作时间（在室温下长达数月）意味着可以轻松实现结构优化，复杂的叠层。
vi）自动化，并可节省劳动力。
8.4、主要缺点
i） 预浸织物的材料成本较高，对于这些应用，通常也需要昂贵的高级树脂。
ii）通常需要高压釜来固化组件，设备昂贵，操作缓慢且尺寸受限。
iii）模具必须能够承受所涉及的过程温度，而芯材必须能够承受过程温度和压力。
iv）对于较厚的层压板，预浸料层需要在铺层过程中进行热“疏解”，以确保层间空气的去除。
8.5、典型应用
飞机结构部件（例如机翼和机尾部分）、F1赛车
09、非热压罐预浸料（Prepreg - Out of Autoclave）
9.1 工艺概念
低温固化预浸料与传统高压釜预浸料完全相同，但其树脂具有可在60-120°C的温度下完成固化的化学性质。对于低温固化（60°C），材料的使用寿命可限制在一周以内，但对于更高温度的催化作用（>80°C），工作时间可以长达几个月。树脂系统的流动曲线允许单独使用真空袋压力，从而无需高压釜（如图9所示）。
图9 非热压罐预浸料工艺示意图
9.2 主要材料
树脂通常只采用环氧树脂。纤维类型不限，常规预浸料。
9.3 主要优点
i）所有与使用上述传统预浸料相关的优点（（i）-（iv））都包含在低温固化预浸料中。
ii）由于固化温度较低，因此可以使用较便宜的工具材料，例如木材。
iii）由于只需要真空袋压力，因此可以容易地制造大型结构，并且可以通过简单的热风循环烘箱（通常在部件上原位建造）将温度加热到这些较低的温度。
iv）如果遵循某些程序，则可以使用常规的泡沫芯材。
v） 比高压釜工艺能耗低。
vi）提供高水平尺寸公差和可重复性。
9.4 主要缺点
i）尽管树脂成本低于航空应用所需的材料，但材料成本仍然高于非预浸织物。
ii）工具必须能够承受比注入工艺更高的温度（通常为80-140°C）。
9.5 典型应用
高性能风力涡轮机叶片、大型竞速和巡航游艇、救援艇、列车部件。
10、手糊成型
10.1 方法描述：手动将树脂浸润纤维，纤维可以为机织、编织、缝合或粘结等增强方式，手糊成型通常用滚轮或刷子完成，然后用胶滚挤压树脂使之渗入纤维。层合板置于常压下固化。
10.2、材料选择：
树脂：无要求，环氧、聚酯、聚乙烯基酯、酚醛树脂均可
纤维：无要求，但是基重较大的芳纶纤维难以手糊浸润
芯材：无要求
10.3 主要优点：
1) 工艺历史悠久
2) 简单易学
3) 如果使用室温固化树脂，模具成本低廉
4) 材料和供应商选择空间大
5) 高纤维含量，所用纤维比喷涂工艺长
10.4 主要缺点：
1) 树脂混合、层合板树脂含量和品质与操作人员的熟练程度密切相关，难以获得低树脂含量且低孔隙率的层合板
2) 树脂的健康和安全隐患，手糊树脂分子量越低，潜在的健康威胁就越大，粘度越低意味着树脂越容易渗透员工的工作服从而直接接触皮肤
3) 如果没有安装良好的通风设备，从聚酯和聚乙烯基酯挥发到空气中的苯乙烯浓度很难达到法律规定的要求
4) 手糊树脂的黏度需要非常低，因此苯乙烯或其他溶剂的含量必须较高，这样就损失了复合材料的机械/热性能
10.5 典型应用：标准风电叶片，批量制作的船艇，建筑模型
复合材料各种成型工艺对比
注：表格中的数量仅作为一般指导提供。真实情况是一个复杂的问题，需要制造零件的详细统计数据。
手糊成型和喷射成型允许快速的产品开发周期，因为工具制造过程简单且成本相对较低。
手糊成型
手糊成型工艺又称接触成型，是树脂基复合材料生产中最早使用和普遍应用的一种成型方法。手糊成型工艺是以手工操作为主，机械设备使用较少，它以不饱和聚酯树脂或环氧树脂等为基体材料将增强材料粘结在一起的一种成型方法。
手糊成型操作虽然简单，但是对操作人员的操作技能要求较高。它要求操作者要有认真的工作态度、熟练的操作技巧和丰富的实操经验。对产品结构、材料性能、模具的表面处理、胶衣质量、含胶量控制、增强材料的裁减和铺放、产品厚度的均匀性等影响产品质量的各种因素都要有比较全面的了解，尤其是实操中出现各种问题的判断和处理，不仅需要有丰富的实践经验，还要有一定的相关材料知识并具备一定的识图能力。
手糊成型适用于快速的产品开发周期，工具制造过程简单且成本相对较低。
喷射成型
喷射成型可以完成更大、更复杂的形状的成型。喷射成型使用低成本的开放式模具、室温固化树脂，适合生产低至中等数量的大型零件。
喷射成型是将短切纤维和树脂基体从切碎机/喷枪中喷出并沉积在模具中。与手动铺层一样，手动滚动可去除夹带的空气并润湿纤维材料。通常在特定区域添加无纺粗纱以获得理想的厚度或更大的强度。
喷射成型的特点：
适用于宽泛的零件尺寸
零件有一个成品表面，需要二次修整
适合小批量、大型和/或复杂组件
适合每年 <1,500 个零件的生产率
最低成本的工具
可容纳单件或多件模具
喷射成型是原型开发的首选方法，其设计更改容易。
模压成型（SMC/BMC）
模压成型是大量复合材料零件生产最常见的选择，通常有 SMC（片状成型复合材料）和 BMC（块状成型复合材料）材料。模压成型可生产各种尺寸的高强度复杂零件。
属模具，加热并施加高达2,000 psi 的压力，保持一定的时间(一般5～10分钟)，制备部件。具体时间、温度、压力工艺取决于部件尺寸和厚度。可以模制肋条、凸台和嵌件等复合材料制品。
模压部件的尺寸、形状和成品表面优美，部件间可重复性高，修整成本极低。
模压成型具有以下优点：
模内涂层可用于改善表面可涂性，无需底漆。
部件颜色可以定制。
模具通常由模具钢制成。当压力 <400psi 时，可以使 用其他工具材料。
模具通常能够运行 150℃ 的温度和大约 1000psi 的压力。
每副模具通常可以制作 60,000 个零件。
液体复合成型（LCM）
液体复合成型与 SMC 类似。相比于SMC，液体复合成型能够提升模制部件的机械性能和外观，并且结构完整性更好。这一优势使其在大批量汽车、卡车零部件生产中广受欢迎。
PRIME (Prepositioned-Reinforcement-Ensuring-Manufacturing-Excellence) 工艺是LCM特有工艺。PRIME使用预先放置的纤维增强材料，可以将纤维方向与产品的负载设置精确对齐。从而提高纤维使用效率，并降低单位重量及成本。此外，工艺中先进机器人技术的使用减少了人工因素的影响，进一步提高了零部件生产的重复性。PRIME 工艺扩大了零部件设计范围，并将能源成本降低了50%。
PRIME与 SMC的冲击能量对比
在冲击的各个阶段，PRIME 可以比 SMC 吸收更多的能量
PRIME与 SMC的拉伸强度对比
两种材料的平均值非常接近，但PRIME部件的分布范围要小得多。这是因为PRIME工艺纤维的分布和取向更均匀。
图 3 使用PRIME工艺制备零部件的跑车
PRIME工艺可靠地满足规格要求，并使得车辆更轻、更快。
树脂传递成型 (RTM)
树脂传递成型（RTM ）是一种真空辅助的树脂转移工艺。该工艺提高了层压板的压缩率、纤维树脂比和强度。RTM适用于较大部件的中等批量生产。
树脂传递成型通常被认为是介于相对较慢的喷涂模具成本较低和模具成本较高的快速压缩成型方法之间的中间过程。
树脂传递成型具有以下特点：
适用于具有高强度重量比要求的产品
适用于中等批量生产，每年生产 200 到 10,000 个零件
胶衣可用于提供高质量、耐用的饰面
模具可以由许多不同的材料制成——聚酯、镍壳、铝甚至低碳钢。
真空灌注成型 (VIP)
真空灌注成型（VIP，Vacuum Infusion Processing），是真空辅助的闭模树脂工艺。与RTM相同，区别在于对于B侧表面的压缩，VIP使用柔性片材或使用真空袋膜。
通过这些过程，干增强材料被放置在模具中，经常与型芯或其他插入物结合在一起。然后施加真空以压实并排除空气。树脂被引入，真空将其吸入并均匀分布在增强材料内。
真空灌注成型可以使用非常低粘度的树脂，同时使用放气膜或其他排气装置来制造非常大的零件。这种树脂灌注工艺可实现非常低的空隙率，非常高的纤维含量从而提升成型部件机械性能。
成型部件的纤维含量由纤维结构和压力决定。
使用 RTM Light，树脂通过低于 2psi 的泵送机制引入。树脂和填料类型的更多灵活性是可能的，以及纤维含量的中间范围。好处是更好的表面处理和零件厚度的变化，以及更快的周期时间以降低成本。工具可以是铝、钢或复合材料。
轻型 RTM
RTM Light工艺也是一种真空辅助的闭模树脂工艺，与VIP工艺略有不同，可以以低于 2psi 的泵送机制引入树脂。从而控制成型部件的纤维含量。
RTM Light推荐用于具有高强度重量比要求的产品。
Light RTM推荐用于具有高强度重量比要求的产品，或具有轻微设计回归、边缘悬垂或会导致刚性 B 侧模具表面锁模的高脱模角的产品。
优点：
·最适合每年 200 至 5,000 个零件的中等批量生产
·环保——这种封闭式模具工艺不涉及树脂暴露
·可采用预置钢筋以实现最佳强度重量比
·模内胶衣饰面可用于所需的化妆品饰面
注：适合生产的产品数量——推荐量是平均值，仅作为一般指导提供。实际体积效率是一个更复杂的问题，需要有关要制造的零件的详细统计数据。
