Detaillierte Erklärung des RTM-Verfahrens für Kohlenstofffasern
Das RTM-Verfahren (Resin Transfer Molding) für Kohlefasern ist eine Technologie zur Herstellung von Verbundwerkstoffen in geschlossenen Formen, bei der Harz in vorgeformte Kohlefaser-Vorformen eingespritzt wird und die Form zur vollständigen Aushärtung und Formung Druck ausübt. Dieses Verfahren ist in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und anderen Bereichen aufgrund seiner hohen Präzision und ausgezeichneten Oberflächenqualität weit verbreitet.
1、 Überblick über das Kohlenstofffaser-RTM-Verfahren
Beim RTM-Verfahren werden trockene Kohlefasergewebe oder -vorformen in einer geschlossenen Form vorgespannt und dann flüssiges Harz durch Vakuum oder mechanischen Druck in die Form injiziert, um zu erstarren und hochleistungsfähige Verbundstoffkomponenten zu formen. Dieses Verfahren kombiniert die Vorteile der manuellen Vorformung und der automatisierten Harzinjektion und eignet sich daher besonders für die Herstellung von Bauteilen mit komplexen geometrischen Formen.
Prozessmerkmale
Hohe Oberflächenqualität: Die Oberfläche des Bauteils ist glatt und kann direkt für optische Teile verwendet werden.
Komplexe Strukturanpassung: Geeignet für die Herstellung von Bauteilen mit Verstärkungsrippen oder gekrümmten Oberflächen...
Geringe Flüchtigkeit: Geschlossene Formumgebung reduziert schädliche Gasemissionen.
Präzisionskontrolle: Das Design der Form gewährleistet präzise Abmessungen...
2、 Ablauf des RTM-Prozesses für Kohlenstofffasern
Das Verfahren umfasst im Wesentlichen die folgenden Schritte:
1. Vorbereitung der vorgefertigten Teile
Entsprechend den Konstruktionsanforderungen wird das trockene Kohlefasergewebe oder -tuch zugeschnitten und manuell oder mechanisch in eine Form gelegt, um eine Vorform herzustellen.
2. Formversiegelung und Vakuumierung
Verschließen Sie die obere und untere Form, sorgen Sie mit Dichtungsstreifen für Luftdichtheit und saugen Sie die Luft mit einer Vakuumpumpe ab, um Blasen zu reduzieren und den Harzfluss zu unterstützen.
3. Harzinjektion
Einspritzen von flüssigem Harz in die Form durch die Harzzufuhröffnung mit Hilfe von Vakuum oder Druck, um die Vorform zu infiltrieren. Die Durchflussmenge und der Druck des Harzes müssen präzise gesteuert werden.
4. Aushärten und Entformen
Nach dem Einspritzen wird die Form erhitzt (in der Regel 100°C bis 160°C), um das Harz auszuhärten. Nach dem Aushärten die Form öffnen, die Formteile herausnehmen und nachbearbeiten.
3、 Vor- und Nachteile des Kohlenstofffaser-RTM-Verfahrens
Vorteile
- Hohe Qualität: Die Komponenten haben eine ausgezeichnete Oberflächenqualität und innere Struktur...
- Komplexe Formanpassung: Es können Bauteile mit Löchern oder verstärkten Strukturen hergestellt werden.
- Schutz der Umwelt: Die geschlossene Form reduziert die Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen.
- Effizienz der Produktion: Geeignet für die Produktion mittlerer Serien...
Benachteiligungen
- Hohe Formkosten: Komplexer Formenbau und hohe Herstellungskosten.
- Komplexer Prozess: Harzfluss und Aushärtungsparameter müssen genau kontrolliert werden.
- Langer Zyklus: Die Einspritz- und Aushärtezeit kann länger sein.
4、 Anwendungsbereiche des Kohlenstofffaser-RTM-Verfahrens
Dieses Verfahren ist aufgrund seiner einzigartigen Vorteile weit verbreitet:
Luft- und Raumfahrt: z. B. Flugzeuginnenräume und Strukturbauteile.
Automobilbranche: wie Karosserieteile und Batteriegehäuse.
Energietechnische Ausrüstung: z.B. Steckverbinder für Windturbinenblätter.
Konsumgüter: wie hochwertiges Reisegepäck und Sportgeräte.
5、 Zukünftige Entwicklungstrends
Mit der Entwicklung intelligenter Formen und schnell aushärtender Harze wird das Kohlenstofffaser-RTM-Verfahren eine höhere Produktionseffizienz und Qualitätskontrolle erreichen. Durch die Kombination von automatisierter Vorformung und Echtzeit-Überwachungstechnologie wird das Verfahren auf weitere Hochleistungs-Anwendungsbereiche ausgedehnt werden.
6、 Zusammenfassung
Das RTM-Verfahren für Kohlenstofffasern hat sich aufgrund seiner hohen Oberflächenqualität, seiner Anpassungsfähigkeit an komplexe Strukturen und seiner Umweltfreundlichkeit zu einer wichtigen Technologie für die Herstellung hochwertiger Verbundwerkstoffe entwickelt. Durch die Injektion von Harz in eine geschlossene Form und die präzise Aushärtung können mit diesem Verfahren hochwertige komplexe Bauteile hergestellt werden. Trotz der hohen Kosten und der Prozesskomplexität von Formen haben sie in Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, Automobilbau und Energie erhebliche Vorteile. Künftige technologische Fortschritte werden ihre Anwendungsmöglichkeiten erweitern.