复合材料快捷成型技术及应用研究
铝基复合材料快速成型制备工艺的改进研究
前沿技术L eading-edge technology 铝基复合材料快速成型制备工艺的改进研究刘金龙（佳木斯大学材料科学与工程学院，黑龙江 佳木斯 １５４００７）摘 要：铝基复合材料作为一种金属基性质的复合性材料，已经被广泛应用于社会上的各个行业中，这也就表明社会各领域对铝基复合材料的要求变得越来越高了。
在这样的情况下，想要制造出高质量、高性能的铝基复合材料，材料的制备工艺也需要进行改进。
因此，对铝基复合材料快速成型制备工艺的改进进行研究。
首先，围绕对内生型和外生型两种制备工艺进行分析；其次，以微波控制煅烧温度、半固半熔状态下进行塑形、机械辅助制备这三方面来对传统快速成型制备工艺进行改进研究，从而进一步完善其制备工艺。
关键词：铝基复合材料；快速成型；制备工艺；工艺改进中图分类号：ＴＢ３３３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２１）０９－０１０９－２Study on the improvement of the rapid prototyping technology of aluminum matrix compositeLIU Jin-long（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｊｉａｍｕｓｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｍｕｓｉ １５４００７，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ａｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｗｉｔｈ ｍｅｔａｌ ｂａｓｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ， ａｌｕｍｉｎｕｍ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｖａｒｉｏｕｓ ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｃｉｅｔｙ， ｗｈｉｃｈ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｉｎ ｖａｒｉｏｕｓ ｆｉｅｌｄｓ ｏｆ ｓｏｃｉｅｔｙ ａｒｅ ｂｅｃｏｍｉｎｇ ｈｉｇｈｅｒ ａｎｄ ｈｉｇｈｅｒ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｃａｓｅ， ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｎｅｅｄｓ ｔｏ ｂｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ． Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｆｉｒｓｔｌｙ， ｔｈｅ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ， ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｅｎｄｏｇｅｎｅｔｉｃ ａｎｄ ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ． Ｓｅｃｏｎｄｌｙ， ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｒａｐｉｄ ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｂｙ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ｓｅｍｉ ｓｏｌｉｄ ａｎｄ ｈａｌｆ ｍｅｌｔｉｎｇ， ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ， ｓｏ ａｓ ｔｏ ｆｕｒｔｈｅｒ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ．Keywords: ａｌｕｍｉｎｕｍ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ； ｒａｐｉｄ ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ； ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ； ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ铝是一种常见的金属材料，它的易导电、密度低、易熔化、易塑形的这些特殊性质决定了它会被广泛应用于社会各个领域。
复合材料模压成型工艺与应用技术
复合材料模压成型工艺与应用技术【摘要】随着复合材料生产水平和成型效率的提高，在各行各业已经取得了广泛的应用。
通过分析SMC、WCM、PCM三种模压成型工艺的工艺特点和关键技术，对三种高效率成型工艺的应用场景进行了对比。
总结而言，通过结构统型扩大单件产量需求，采用高效率模压成型工艺实现自动化生产，将进一步降低复合材料部件的制造成本。
【关键词】复合材料；高效率；低成本；模压成型1.引言以碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等为代表的纤维增强复合材料，具备高比强度、高比模量、高耐候的优异特性,是目前最理想、应用最广泛的轻量化材料之一。
随着国内复合材料生产水平的提高以及成型效率的提升，复合材料越来越广泛地被各行各业接受。
在很多应用场景下，复合材料结构全生命周期的应用成本或低于金属结构。
面对汽车、风电、轨道交通等大批量应用场景，生产效率对成本的影响尤为关键。
复合材料的成型工艺为重要环节，高效低成本成型工艺的应用将直接降低部件的生产制造成本。
复合材料模压成型工艺是典型的高效成型工艺之一，具备以下优势：1.生产效率高，便于实现专业化和自动化生产；2.产品尺寸精度高，可重复性好；3.制品的内应力很低，且翘曲变形也很小，机械性能较稳定；4.表面光洁度高，无需二次加工；5.可在一给定的模板上放置模腔数量较多的模具，生产率高；6.原材料的损失小，不会造成过多的损失（通常为制品质量的2%-5%）；7.能一次成型结构复杂的制品；8.模腔的磨损很小，模具的维护费用较低。
同时模压成型也存在一定的不足：1.不适用于存在凹陷、侧面倾斜等的复杂制品；2.在制作过程中，完全充模存在一定的难度；3.模具制造较为复杂，投资较大；4.产品尺寸受压机限制，一般只适合制造中小型复合材料制品。
复合材料模压成型工艺类型很多，本文主要对三种高效率复合材料模压成型工艺技术及其应用场景进行分析。
1.复合材料高效率模压成型工艺复合材料模压成型工艺在各种成型方法中占有十分重要的地位，其优势在于成型异形制品的高效率、高可重复性制造。
快速原型技术在复合材料成型方面的应用
快速原型技术在复合材料成型方面的应用摘要：快速原型技术(RP技术)是综合了机械手、材料科学、计算机技术的一种新型的材料成型工艺。
它的基本理论是：由于每个复杂形状的物体都是由几个相互平行的面结构组成的，所以，利用CAD/CAM技术可以把物体进行分层的设计，再控制操作系统把相对应的材料根据层结构组合起来，最终得到实物。
快速原型(RP)技术在制作高分子基、复合陶瓷、金属基等复合材料方面有很广阔的前景。
关键词：快速原型技术；复合材料；成形；应用随着复合材料制造市场发展的多元化，快速原型技术的产生对复合材料产品的竞争、加速新型产品的开发、制造技术的提高都有很大的推动作用。
它综合了数控、检测、激光、机械、计算机、CAD等许多学科的先进技术，很快在复合材料成形方面得到了广泛的应用。
现如今，RP技术已经是制造业新产品开发的一项关键技术。
1 快速原型技术的概述RP技术是基于物体分层原理来进行产品原型的制作的一种方法，RP技术的基本原理是：根据CAD/CAM技术构造出的理想物体的三维模型，将其进行分层处理，然后分析各层截片的轮廓数据，利用CAD/CAM设计软件将数据原型系统的激光装置，有选择的利用激光对物体进行切割箔材、烧结粉末、固化树脂、热熔材料等操作，这样可以使介质行成一系列薄层，再进行层层迭加使其形成我们设计的三维实体，从而完成所设计的新产品三维实体模型。
2快速原型技术（RP技术）的工艺方法2.1熔融沉积造型工艺这是一种将各种热熔性的丝状材料（蜡、ABS和尼龙等）加热熔化成形方法，它技术设备简单，运行费用便宜，这种工艺适用场合比较灵活，没有毒气或化学物质的危险，工艺相对于其它成型方法，比较干净、操作比较简单、且不产生多余的垃圾。
可以快速成型楼空模型，原材料以线的形式提供，相对于其它成型方法易于搬运和更快速更换。
但是问题在于精度相对低，难以成型结果比较复杂的零部件。
在垂直方向上强度较小，成形速度也较慢，不适合构建大型零部件。
快速成形技术中材料成形性的研究进展.
第 19卷第 4期 Vol 119No 14材料科学与工程Materials Science &Engineering总第 76期 Dec. 2001收稿日期 :2000-10-05基金项目 :国防科技重点实验室基金资助项目 (99JS5011121HK0204 第一作者 :沈以赴 , 南京航空航天大学材料科学与工程系 , 博士后文章编号 :1004-793x (2001 04-0090-07快速成形技术中材料成形性的研究进展沈以赴 1, 陈文华 1, 赵剑峰 1, 余承业 1, 谭永生 1, 刘方军2(11南京航空航天大学 , 南京 210016; 21高能束流加工技术重点实验室 , 北京100024 =摘要 > 简要介绍了几种典型的快速成形技术的基本原理 , 分析了快速成形技术中材料的研究和应用现状 , 讨论了快速成形技术中材料的快速成形性问题 ,并指出研究和开发快速成形材料和对新材料的快速成形性的研究是材料与制造工程科学的一个重要发展方向。
=关键词 > 快速成形 ; 材料成形性 ; 研究进展中图分类号 :TG39 文献标识码 :AThe Progresses in Formability of Materials in RapidPrototyping &Manufacturing TechniqueSHEN Y-i fu 1, CHEN Wen -hua 1, ZHAO Jian -fen 1, YU Chen -ye 1,TAN Yong -sheng 2, LIU Fang -jun2(11Nanjing University of Aeronautics &Astronautics, Nanjing 210016;21Key Laboratory for High Energy Densit Beam Processing Technology, Beijing 100024, China =Abstract > Fundamentals and characteristics of several typical Rapid Prototypi ng &M anufacturing (RP&M tech -niq ues are introduced. Furthermore, the lastest study and applications on materials wi th the techniques are described, and the formability problems of materials in RP&Mwere discussed. Studying and developing RP&Mmaterials and Researching form -abili ty of the new materials are ones of the more development directions.=Key w ords > Rapid Prototyping &M anufacturing(RP &M; formability of materials; recent advances 快速成形技术 RP&M(Rapid Prototyping &M anu -facturing 简称 RP &M在 80年代后期源于美国 , 当时 , 由于计算机技术特别是 CAD P CAM 技术的发展 , 人们可以直接获得设计零件的三维数据 , 再用分层切片软件 , 将计算机产生的 CAD 模型处理成一系列薄截面层 , 即把三维零件看成是有一定厚度的许多个很薄的二维平面层沿某一坐标方向叠加而成的 , 最后由快速成形设备将材料逐层添加堆积生成三维实体零件。
复合材料的成型工艺与应用研究
复合材料的成型工艺与应用研究在当今的材料科学领域，复合材料以其优异的性能和广泛的应用受到了越来越多的关注。
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料通过物理或化学的方法组合而成的一种新型材料，其性能往往优于单一材料。
而复合材料的性能不仅取决于组成材料的性质，还与成型工艺密切相关。
本文将对复合材料的成型工艺及其应用进行深入探讨。
一、复合材料的成型工艺1、手糊成型工艺手糊成型是一种古老而简单的复合材料成型方法。
它是在模具上涂刷脱模剂，然后将增强材料（如玻璃纤维、碳纤维等）铺放在模具上，再用刷子或喷枪将树脂均匀地涂覆在增强材料上，使其浸润，最后通过固化得到复合材料制品。
手糊成型工艺的优点是设备简单、投资少、能生产大型制品；缺点是劳动强度大、生产效率低、产品质量不稳定。
2、喷射成型工艺喷射成型是将树脂和短切纤维通过喷枪同时喷射到模具上，然后压实、固化得到复合材料制品。
这种工艺可以提高生产效率，减少人工操作，但纤维含量相对较低，制品的力学性能不如手糊成型的制品。
3、模压成型工艺模压成型是将预浸料（树脂浸渍过的增强材料）放入模具中，在一定的温度和压力下固化成型。
模压成型工艺生产效率高、产品质量稳定、尺寸精度高，但模具成本较高，适合大批量生产。
4、缠绕成型工艺缠绕成型是将连续的纤维或带材通过缠绕机缠绕在芯模上，然后经过固化得到复合材料制品。
缠绕成型可以实现等强度设计，制品的强度高，但设备复杂，只适合生产圆柱形或球形等回转体制品。
5、拉挤成型工艺拉挤成型是将连续的纤维通过树脂浸渍槽，然后在牵引机的作用下通过加热模具固化成型。
拉挤成型工艺生产效率高、产品性能好，但只能生产截面形状不变的制品。
6、树脂传递模塑（RTM）成型工艺RTM 成型是将树脂注入闭合模具中，浸润预先放置在模具中的增强材料，然后固化成型。
RTM 成型工艺可以生产复杂形状的制品，纤维含量高，产品质量好，但模具设计和制造较为复杂。
二、复合材料的应用1、航空航天领域在航空航天领域，复合材料由于其轻质、高强、耐高温等性能，被广泛应用于飞机、卫星、火箭等飞行器的结构件中。
航空复合材料整体成型技术应用现状与分析
航空复合材料整体成型技术应用现状与分析作者：周长庚，荀国立，邱启艳，袁超来源：《新材料产业》 2016年第5期文/ 周长庚荀国立邱启艳袁超中航复合材料有限责任公司复合材料由于具有高比强度、高比刚度、性能可设计、抗疲劳性和耐腐蚀性好等优点，因此越来越广泛地应用于各类航空飞行器,大大地促进了飞行器的轻量化、高性能化、结构功能一体化。
复合材料的应用部位已由非承力部件及次承力部件发展到主承力部件，并向大型化、整体化方向发展，先进复合材料的用量已成为航空器先进性的重要标志[1，2]。
复合材料整体成型是指采用复合材料的共固化（C o - c u r i n g）、共胶接（C o -b o n d i n g）、二次胶接（S e c o n d a r yb o n d i n g）或液体成型等技术和手段，大量减少零件和紧固件数目，从而实现复合材料结构从设计到制造一体化成型的相关技术。
在复合材料结构的设计和制造过程中，将几十甚至上百个零件减少到一个或几个零件，减少分段、减少对接、节省装配时间，可大幅度地减轻结构质量，并降低结构成本，而且充分利用了固化前复合材料灵活性的特点[3-4]。
国内外航空领域广泛地采用整体成型复合材料主构件，如诺·格公司的B2轰炸机、波音（Boeing）公司的787飞机和洛马公司的F35战斗机均在机身和机翼部件中大量运用整体成型复合材料，整体成型结构已经成为挖掘复合材料结构效率，实现复合材料功能结构一体化以及降低复合材料制造成本的大方向[5]。
一、复合材料整体成型技术的优点复合材料构件逐渐向整体化和大型化的结构发展成为必然趋势，复合材料整体成型技术具有诸多优点，对于扩大复合材料在航空领域的应用具有深远的意义。
1. 降低复合材料构件的制造成本由于整体化成型技术将诸多零件通过共胶接、共固化、二次胶接等方式整合成一个或几个零件，减少了结构的分段和对接从而大幅度地减少结构质量。
由于复合材料的成本最后是以单位质量进行计量，因此减轻质量一定会带来成本降低的直接效应。
航空复合材料整体成型技术应用
航空复合材料整体成型技术应用◎孙玉强航空复合材料整体成型技术的应用能够简化以往的结构制造流程，可以在短时间内完成零部件的生产加工，对提升航空设备生产制造效率有着积极影响，同时也可以降低成本方面的投入，在当前的航空制造企业中得到了广泛应用。
这项技术的应用前景较为广阔在现代化的发展环境中，加强对复合材料整体成型技术的研究对航空制造行业的发展具有现实意义。
一、航空复合材料整体成型技术的应用优势复合材料的整体化和大型化应用是目前航空制造领域的主要发展趋势，能够改善小尺寸材料应用中存在的不足，可以满足航空设备不同部位的装配需求，保证了复合材料的应用质量能够为航空设备的安全稳定提供保障。
整体成型技术的应用能够很好的满足以上要求，其应用优势主要体现在以下方面：1.经济性。
整体成型技术在实际应用过程中采用了多种连接方式将多个零部件连接在一起形成一个整体，便于后续装配工作的顺利开展，缩短了设备的装配时间不用花费较长的时间进行各零部件的对接工作，能够进行大范围装配，零部件的数量有所减少整体的工作效率得到了显著提升。
另外，整体化的设备结构在进行成本核算的过程中，由于结构质量减轻投入的成本也有所降低所以这项技术的应用具有良好的经济性优势。
2.促进装配工作的顺利开展。
以往在进行航空设备生产制造的过程中，由于设备的整体结构较为复杂在装配过程中所需的紧固构件比较多，装配人员的工作量比较大，而且装配质量也容易受到人为因素的影响而无法得到保障，不能对航空装配工作的整个流程进行有效管理。
而复合材料整体成型技术的应用可以将结构连接在一起，不用使用较多的紧固构架进行各部位的连接工作，能够根据实际需要针对性的应用这项技术，整体的灵活性比较强。
另外，紧固构件数量的减少也在一定程度上减少了装配人员的工作量，缩短了飞机构件的装配时间。
在一些承力部位的机械连接操作中，所采用的紧固构件以钛合金紧固件为主，相对来说投入成本较高。
另外，在进行装配施工时，需要借助专用的工具进行钻孔操作，对于钻孔的质量和精度要求较高，这也会产生大量的人工成本投入。
快速成型技术及其应用
快速成型技术及其应用一、本文概述随着科技的迅速发展和市场竞争的日益激烈，产品的设计、开发和生产周期已经成为决定企业竞争力的关键因素。
在这一背景下，快速成型技术（Rapid Prototyping，简称RP技术）应运而生，以其独特的优势在生产制造领域引发了深刻的变革。
本文旨在全面介绍快速成型技术的基本概念、发展历程、主要类型及其在各行业中的应用实例，分析快速成型技术带来的经济效益与社会影响，并展望其未来的发展趋势和挑战。
通过对这一技术的深入探讨，我们期望能够帮助读者更好地理解并应用快速成型技术，以促进企业创新能力的提升和产业升级的加速。
二、快速成型技术的基本原理与分类快速成型技术（Rapid Prototyping, RP）是一种基于三维计算机辅助设计（CAD）数据，通过逐层堆积材料来制造三维实体的技术。
其基本原理可以概括为“离散-堆积”。
将三维CAD模型进行切片处理，得到一系列二维层面信息；然后，按照这些层面信息，通过特定的成型设备，如激光烧结机、熔融沉积机、光固化机等，将材料逐层堆积起来，最终形成与原始CAD模型一致的三维实体。
根据成型材料的不同和成型方式的差异，快速成型技术可以分为以下几类：熔融沉积成型（Fused Deposition Modeling, FDM）：该技术使用热塑性材料，如蜡、ABS塑料等。
材料在喷头中加热至熔融状态，然后按照CAD模型的切片信息，通过喷头逐层挤出材料，冷却后形成实体。
光固化成型（Stereo Lithography, SLA）：使用液态光敏树脂作为材料。
在紫外光照射下，液态树脂逐层固化，形成实体。
该技术精度较高，适用于制造复杂结构和高精度的模型。
选择性激光烧结（Selective Laser Sintering, SLS）：采用粉末状材料，如塑料粉末、金属粉末、陶瓷粉末等。
在激光的作用下，粉末逐层烧结，形成实体。
该技术可以制造金属和陶瓷等高强度材料的零件。
复合材料的成型工艺
复合材料的成型工艺复合材料的成型工艺主要包括以下几种：1. 手糊成型工艺：是一种湿法铺层成型法，通过涂刷胶液和铺设纤维织物，在模具上形成一定厚度的层片，然后进行固化。
2. 喷射成型工艺：是将树脂和纤维混合后，通过喷射的方式在模具表面形成一定厚度的层片，再进行固化。
3. 树脂传递模塑技术（RTM技术）：将纤维织物放入模具中，然后注入树脂，经过一定的温度和压力条件进行固化，形成复合材料制品。
4. 袋压法成型：是将纤维织物放入密封的袋子里，然后通过压力使纤维织物紧密结合在一起，再经过固化得到复合材料制品。
5. 真空袋压成型：是在袋压法的基础上，通过抽真空的方式排除纤维织物内的空气和水分，提高制品的密实度和质量。
6. 热压罐成型技术：是将预浸料放入金属模具中，通过热压罐的高温高压作用，使预浸料粘结成复合材料制品。
7. 液压釜法成型技术：是将预浸料放入密封的液压釜中，通过液体介质的压力使预浸料紧密结合在一起，再经过固化得到复合材料制品。
8. 热膨胀模塑法成型技术：是将纤维织物放入模具中，利用热膨胀原理使纤维织物紧密结合在一起，再经过固化得到复合材料制品。
9. 夹层结构成型技术：是将两层或更多层预浸料之间夹入一层泡沫材料或其他材料，通过加热加压或抽真空的方式使其粘结成复合材料制品。
10. 模压料生产工艺：是将纤维织物和树脂混合后，经过一定温度和压力条件进行固化，形成模压料，然后将其加工成制品。
11. ZMC模压料注射技术：是将ZMC模压料加热后注入模具中，经过一定的温度和压力条件进行固化，形成复合材料制品。
12. 层合板生产技术：是将多层预浸料按照一定的顺序叠放在一起，然后经过热压或冷压的方式使其粘结成复合材料层合板。
13. 卷制管成型技术：是将纤维织物和树脂混合后，通过卷制机卷制成管状制品。
14. 纤维缠绕制品成型技术：是将纤维织物缠绕在芯模上，然后注入树脂或进行热处理，形成复合材料制品。
15. 连续制板生产工艺：是将预浸料连续通过加热和加压装置，使其连续地粘结成复合材料板材。
复合材料成型方法
复合材料成型方法复合材料成型是指通过将两种或多种不同材料进行有机组合，形成具有合理的空间结构和特定功能的新材料。
它是一种结合了各种优点的工程材料，广泛应用于航空航天、汽车、船舶、建筑、电子等领域。
下面将详细介绍几种常见的复合材料成型方法。
1. 手工制作法手工制作法是最简单、最基本的复合材料成型方法之一。
这种方法适合小规模或个别复合材料制品的制作，如实验样品、原型制作等。
手工制作法的工艺流程一般包括以下几个步骤：首先准备好所需材料，如纤维材料、基体、树脂等；然后按照设计图纸将纤维材料剪裁成所需形状，将其放置在适当位置上；接下来，将树脂涂抹在纤维材料上，并加压使其充分浸渍；最后，将制品放置在合适的环境中进行固化，以获得所需形状和性能的制品。
2. 真空吸塑法真空吸塑法是一种常用的复合材料成型方法，适用于形状较复杂、表面质量要求较高的制品。
该方法的工艺流程主要包括以下几个步骤：首先，在模具上覆盖一层释模剂，以防止模具和制品粘连；然后将预先裁剪好的纤维材料放置在模具上，并加入树脂；接下来，将模具放入真空袋中，并抽取空气形成负压环境，使纤维材料充分浸润树脂；最后，将模具放入恒温箱中进行固化，以获得所需形状和性能的制品。
3. 热压法热压法是一种将预浸材料进行固化的成型方法，适用于生产较大规模的复材制品。
该方法的工艺流程主要包括以下几个步骤：首先，将纤维材料预先浸渍树脂，并放置在模具中；然后将模具放入热压机中，在一定温度和压力下进行压制，使树脂固化；接下来，将模具从热压机中取出，并进行冷却处理，以获得所需形状和性能的制品。
4. 成型模塑法成型模塑法是一种通过热塑性树脂将纤维材料成型的方法，适用于制作中空结构的复材制品。
该方法的工艺流程主要包括以下几个步骤：首先，将纤维材料预先加工成所需形状；然后将加热的塑料片覆盖在模具上，并将纤维材料放置在塑料片上；接下来，将模具放入加热炉中加热，使塑料片软化，然后通过气压将其压制成所需形状；最后，将制品从模具中取出，并进行冷却处理，以获得所需的复材制品。
快速成型技术在航空航天领域的应用与探索
快速成型技术在航空航天领域的应用与探索快速成型技术是一种以增材制造为基础的制造方法，通过一系列的层叠和固化工艺，将数字模型快速转化为实体产品。
近年来，随着材料科学和工艺技术的不断发展，快速成型技术在各个领域都取得了巨大的进展，特别是在航空航天领域，其应用日益广泛。
首先，快速成型技术在航空航天领域中的应用主要体现在原型制作方面。
航空航天领域对产品的精度、轻量化和复杂性要求极高，传统的制造方法往往需要耗费大量的时间和资源。
而快速成型技术能够利用三维打印、激光成型等技术快速制造出高精度、复杂结构的产品原型，大大提高了设计和研发的效率。
航空航天企业可以通过利用快速成型技术，快速验证设计方案、优化产品结构，并在短时间内进行测试和改进，进而加快产品开发周期，提高生产效率。
其次，快速成型技术在航空航天领域中的应用还体现在零部件制造方面。
航空航天领域的零部件往往具有复杂的几何形状和精密的尺寸要求，传统的机械加工方法难以满足其生产要求。
而快速成型技术可以利用可塑性材料或者金属材料，通过层层堆积的方式构建复杂的零部件结构。
这种制造方式不仅能够大幅度降低生产成本，还能够减少材料浪费，提高资源利用率。
同时，快速成型技术还可以实现小批量生产，为航空航天企业提供灵活的生产方式，快速响应市场需求。
此外，快速成型技术在航空航天领域中的应用还涉及到关键部件的制造。
航空航天领域中的关键部件往往要求具有高强度、耐高温和耐腐蚀等特性，传统的制造方法往往难以满足这些要求。
而快速成型技术可以采用金属粉末烧结、电子束熔化等技术，直接将金属粉末制造成高强度、复杂形状的零部件。
这种制造方式能够实现金属材料的高密度结构，提高零部件的强度和耐久度，并且可以实现定制化的生产，满足个性化的产品需求。
快速成型技术在航空航天领域的应用还存在一些挑战和问题需要解决。
首先，一些高温和高压环境下的材料性能和制造工艺仍然需要进一步研究和改进，以满足航空航天领域复杂环境下的要求。
快速成型工艺过程的应用
快速成型工艺过程的应用
快速成型工艺（Rapid Prototyping）是一种通过数控加工、三维打印等技术快速制造原型模型或产品的方法。
它的应用广泛，包括但不限于以下几个方面：
1. 产品设计与开发：快速成型工艺可以帮助设计师快速制作出产品的原型模型，以便评估并改进设计方案。
这样可以大大减少产品开发周期，提高设计效率。
2. 教育和培训：快速成型工艺可以在教育和培训领域中得到广泛应用。
它可以帮助学生和培训者更好地理解和掌握产品设计和制造的原理和技术，提高学习效果和培训质量。
3. 医疗领域：快速成型工艺在医疗领域中的应用日益重要。
它可以用于制作医疗器械、人体器官模型、义肢等产品，以提供更好的医疗服务和治疗效果。
4. 艺术和文化创意：快速成型工艺可以帮助艺术家和设计师将创意快速转化为实际的艺术品或文化创意作品。
通过这种方式，他们可以更好地展示和传达自己的创意和理念。
5. 制造业：在制造业中，快速成型工艺可以用于生产原型模型、小批量产品和定制产品。
它可以大大提高生产效率和灵活性，减少生产成本和风险。
总之，快速成型工艺的应用范围非常广泛，几乎涵盖了所有需要快速制作原型和
产品的领域。
随着技术的不断进步和发展，快速成型工艺的应用前景将更加广阔。
快速成形技术在金属多孔材料制备中的应用研究现状
在于：激光作用粉床，金属粉末快速熔化，在激光 但其依然能保持较高的结构强度和硬度。这类多孔
束活塞效应引起的瞬时高压作用下，粉末颗粒间及 结构件可用于三明治结构件的内核，作为下一代航
孔隙中的空气以及添加剂反应放出的气体迅速溶解 空器机身的专用结构材料。通过计算机的设计构
于熔体；由于气体在金属熔体和同体之间的溶解度 造，不同晶体结构孔构形，渐变孔结构的零件都可
图４基于金刚石晶体结构的三维桁架钛合金结构 Ｆｉｇ．４ Ｔｉｔａｎｉｕｍ ３Ｄ－ｍｉｃｒｏ－ｆｒａｍｅｗｏｒｋ－ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｂａｓｅｄ Ｏｉｌ
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领域。此外，ＳＩＡｌ技术还可用于多孔生物构件的 制备，通过计算机设计，可以控制最终目标结构
该电子束扫描方向旋转９００，再扫描熔化粉末，并 堆积一定高度，最后可得到如图３所示的开孔结构
件的密度，孑Ｌ隙度及其孔结构特征等【１２】。
钛合金。通过控制平行线距离，该工艺可得到不同
孔隙率的多孑Ｌ钛合金结构。
图２ ＳＬＭ技术制备的超轻多孑Ｌ结构件
求。采用快速成形技术进行金属多孔材料的制备是其应用发展的新趋势，根据成形工艺特点对快速成形技术进行
分类，综述了各类快速成形工艺在金属多孔材料制备中的应用研究现状。
关键词：快速成形；金属多孔材料；激光；电子束
中图法分类号：ＴＦｌ２４．３６
文献标识码：Ａ
文章编号：１００８—５９３９（２００８）０８—００１—０６
Ｖ０１．２７，Ｎｏ．８，２００８．ｉ ”。“
与人体组织良好的融合性，也使其保持一定的力学 零件单层ＣＡＤ数据喷射出来，使金属粉末材料凝
复合材料成型工艺及其在航空航天上的应用
水溶性聚乙烯醇型砂 、金属框架+石膏表层 （3）缠绕机：缠绕线型准确。
立式缠绕机、卧式缠绕机、编程系统。
17
复合材料成型工艺及其在航空航天上的应用 1 缠绕成型技术
图 环向缠绕
图 螺旋缠绕
图 平面缠绕
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复合材料成型工艺及其在航空航天上的应用 1 缠绕成型技术
拉挤成型工艺的缺点是产品形状单调，只能生产线形型材，而且横向强度不高。
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复合材料成型工艺及其在航空航天上的应用
7 拉挤成型技术
（1）拉挤工艺用原材料 ①树脂基体： 不饱和聚酯树脂，约占本工艺树脂用量的90以上，另外还有环氧树脂、
乙烯基树脂、热固性甲基丙烯酸树脂、改性酚醛树脂、阻燃性树脂等； ②增强材料 ：主要是玻璃纤维及其制品，如无捻粗纱、连续纤维毡等。为了满足制
如果能够使石墨的六角层平面沿着碳纤维的纤维轴方向择优取向，就会获得高轴向模量的碳纤维。
碳纤维是一个通用名称，它表示一系列由不同原材料和工艺方法制备、主要由碳元素 构成的纤维，如聚丙烯腈（PAN）基碳纤维、粘胶（Rayon）基碳纤维和沥青（Pitch） 基碳纤维，由于石墨层片的堆叠厚度和石墨层片与纤维轴的取向不同，使这些碳纤维的 性能不同。
6
复合材料成型工艺及其在航空航天上的应用 复合材料增强体-碳纤维
有机先驱体转化法：极高模量的碳（石墨）纤 维可以通过有机先驱丝氧化（或称不熔化）、碳化 和随后高温石墨化的方法来制造。有机先驱丝是碳 纤维的原材料，通常是一些特殊的高聚物纤维，它 们可以在不熔化条件下碳化。有机先驱纤维是由长 分子链（当它完全拉直时长度为0.1~1μm）按无规 方式排列构成的。
快速成形技术的发展及应用
快速成形技术的发展及应用摘要快速成形技术（Rapid Prototyping，RP）是一种借助计算机、激光，精密传动和数控等现代手段，将计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)集成于一体，根据在计算机上构造的三维模形，以逐层累计的建造方式在很短时间内直接制造产品样品的技术，无需传统的机械加工机床和模具。
该项技术创立了产品开发的新模式，使设计师以前所未有的直观方式体会设计的感觉，感性而迅速的验证和检查所设计的产品结构和外形，从而使设计工作进入了一种全新的境界，改善了设计过程中的人机交流，缩短了产品开发的周期，加快了产品更新换代的速度，降低了企业投资新产品的风险，加强了企业引导消费者的力度。
关键词快速成形先进技术高效制造正文快速成形技术又称快速原型制造技术，诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。
它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。
即，快速成形技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。
下面我将从RP起源、RP技术分类、RP特点、RP应用四个方面来讲解。
1、RP起源分层制造三维物体的思想雏形可追溯到4000年前。
中国出图的漆器用粘结剂把丝、麻粘结起来铺敷在底胎（类似RP的基板）上，待漆干后挖去底胎成形。
人们发现，古埃及人在公元前就已经将木材切成板后重新铺叠，制成像现代胶合板似的叠合材料。
1892年，Blanther主张用分层方法制作三维地图模形。
1979年，东京大学的中川威雄教授利用分层技术制造了金属冲裁模、成形模和注塑模。
20世纪70年代末到80年代初，美国3M公司的Alan J.Hebert（1978年）、日本的小玉秀男（1980年）、美国UVP公司的Charles W.Hull（1982年）和日本的丸谷洋二（1983年），各自独立的提出了RP的概念，即利用连续层的选取固化制作三维实体的新思想。
复合材料及其成型技术
复合材料及其成型技术1.什么是复合材料？简述复合材料的特点与应用。
复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成的机械工程材料。
各种组成材料在性能上能互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料，从而满足各种不同的要求。
复合材料的组成包括基体和增强材料两个部分。
复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。
其特点是比重小、比强度和比模量大。
例如碳纤维与环氧树脂复合的材料，其比强度和比模量均比钢和铝合金大数倍，还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐蠕变、消声、电绝缘等性能。
石墨纤维与树脂复合可得到膨胀系数几乎等于零的材料。
纤维增强材料的另一个特点是各向异性，因此可按制件不同部位的强度要求设计纤维的排列。
以碳纤维和碳化硅纤维增强的铝基复合材料，在500℃时仍能保持足够的强度和模量。
碳化硅纤维与钛复合，不但钛的耐热性提高，且耐磨损，可用作发动机风扇叶片。
碳化硅纤维与陶瓷复合，使用温度可达1500℃，比超合金涡轮叶片的使用温度（1100℃）高得多。
碳纤维增强碳、石墨纤维增强碳或石墨纤维增强石墨，构成耐烧蚀材料，已用于航天器、火箭导弹和原子能反应堆中。
非金属基复合材料由于密度小，用于汽车和飞机可减轻重量、提高速度、节约能源。
用碳纤维和玻璃纤维混合制成的复合材料片弹簧，其刚度和承载能力与重量大5倍多的钢片弹簧相当。
复合材料的成型方法按基体材料不同各异。
树脂基复合材料的成型方法较多，有手糊成型、喷射成型、纤维缠绕成型、模压成型、拉挤成型、RTM成型、热压罐成型、隔膜成型、迁移成型、反应注射成型、软膜膨胀成型、冲压成型等。
金属基复合材料成型方法分为固相成型法和液相成型法。
前者是在低于基体熔点温度下，通过施加压力实现成型，包括扩散焊接、粉末冶金、热轧、热拔、热等静压和爆炸焊接等。
后者是将基体熔化后，充填到增强体材料中，包括传统铸造、真空吸铸、真空反压铸造、挤压铸造及喷铸等、陶瓷基复合材料的成型方法主要有固相烧结、化学气相浸渗成型、化学气相沉积成型等。
浅谈快速成形技术与材料学
浅谈快速成形技术与材料学快速成型技术又称RP（RapidPrototyping）技术，诞生于20世纪80年代后期，90年代以来迅速发展。
其综合了机械工程、CAD、数控技术，激光技术及材料科学技术，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想物化为具有一定结构和功能的原型或直接制造零件，从而可以对产品设计进行快速评价、修改及功能试验，有效地缩短了产品的研发周期，可以快速响应市场需求，提高企业的竞争力，因而有着广泛的应用前景。
主要方法包括：SLA，FDM，OBJET，CNC，真空覆模和抵押灌注等。
基于材料学的范畴，快速成型技术的具体方法也相当广泛。
例如，光固化快速成形技术（SLA技术）是常用的也是比较成熟的一种方法，利用计算机控制激光束对原料表面进行点式扫描，原材料多为光敏树脂，作用区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，形成所需产品的一个薄层。
同时工作部件处置移动一个层厚的距离，以便材料表面再敷上一层新的液体材料，进行新一轮的扫描。
节能、精度高、表面质量好是SLA相对于传统成形方法的巨大优势。
目前快速成形技术的发展水平而言，在国内主要是应用于新产品（包括产品的更新换代）开发的设计验证和模拟样品的试制上，即完成从产品的概念设计（或改型设计）——造型设计——结构设计——基本功能评估——模拟样件试制这段开发过程。
对某些以塑料结构为主的产品还可以进行小批量试制，或进行一些物理方面的功能测试、装配验证、实际外观效果审视，甚至将产品小批量组装先行投放市场，达到投石问路的目的。
材料成型作为近几年的新型专业，快速成型自然成为其重要的组成部分：（1）新产品开发过程中的设计验证与功能验证。
快速成形技术可快速地将产品设计的CAD模型转换成物理实物模型，这样可以方便地验证设计人员的设计思想和产品结构的合理性、可装配性、美观性，发现设计中的问题可及时修改。
如果用传统方法，需要完成绘图、工艺设计、工装模具制造等多个环节，周期长、费用高。
复合材料自动成型工艺进展及在航空中的应用
复合材料自动成型工艺进展 及在航空中的应用
Development and Aviation Application of Automated Processes for Composite
西北工业大学机电学院 史耀耀 阎 龙 莫 蓉
本文就复合材料飞机结构件的自动成型工艺进行了 综述，重点介绍了纤维铺放成型、带材铺叠成型的特点与 发展。复合材料自动成型工艺在航空领域的广泛应用，必 将大幅降低飞机结构件的制造成本，极大地促进航空工业 的发展。
带宽度的改变。
已成为世界上最大的纤维铺放设备 图 2）。因此，带材铺叠设备是具有
此外，铺放机的“单丝束控制” 供应商。
龙门结构运动与铺放头运动的多轴
能力使其能够实现锥形体表面（如飞
作为实现飞机复合材料结构件 机床。
机尾椎）的等厚度铺放。由于沿椎 自动成型的成熟工艺，纤维铺放成型
用于铺叠的芯模置于龙门架下
铺层的等厚度。
工艺已成为世界上主要飞机制造商 模表面 [3]。通过编程可实现带材形
2 纤维铺放成型的发展
的共同选择。
状及尺寸的精确控制。此外，相邻带
位于美国西部的 Hercules 宇航 公司（现在的 ATK 公司）对纤维铺放
带材铺叠成型
材间距离应控制在一定范围内，且不 允许出现带材重叠。
的研究始于 20 世纪 80 年代 [2,7]。该 1 带材铺叠成型的发展
（3）工艺过程人工干预程度的 降低：由于预浸料的铺放通过计算 机进行控制，因此无需专门的质检员 对铺层质量及铺层方向进行检验。
（4）制品的高质量和工艺过程 的可重复性：自动成型工艺过程的 实施可提高制品质量并保证工艺过 程的可重复。这是降低复合材料结 构件制造成本的又一重要因素。
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复合材料快捷成型技术及应用研究
复合材料是一种由两种或多种不同的材料组成的材料，它们的组合可以共同提
高性能，以适应各种工业和商业应用领域的需求。
由于其高强度轻质、强度高、
抗腐蚀性好、耐高温、耐磨损和低摩擦等特性，它成为了现代工业中应用最广泛的材料之一。
此外，复合材料还可以在设计灵活性、成本效益和生产效率方面带来额外的优势。
因此，快捷、经济地制造高性能复合材料已成为当前材料研发的重要任务之一。
一、快捷成型技术的介绍
快速成型是一种将三维计算机辅助设计数据转换为实际模型的加工方法。
快速
成型技术为制造商提供了完成快速成型的选择，这种技术是一种增材制造过程，因此可以通过叠加材料的方式构建复杂的三维形状。
由于传统的机械加工和成型过程通常需要昂贵的模具和耗时的手工操作，因此快速成型技术正在成为更优越的选择。
快速成型技术中的一种，光固化成型技术，基于3D打印技术，是自底向上逐
层构建的过程，通过使用可紫外线固化的树脂或聚合物来创建实体或空心的复合材料零件。
这种方法的优点是可以在不使用模具的情况下制造高精度、复杂形状的模型。
此外，材料的限制更少，因为不必依赖于可供进行加工的原始材料的可能性，因此可以实现全新的结构、材料和几何形状。
二、快捷成型技术在复合材料制造中的应用
快速成型技术在复合材料制造中的应用已经有一段时间了，最初主要应用于制
备实验室尺寸的优化设计样品。
然而，随着技术的发展和更好的材料、设备的使用，该技术正在被视为制造多种复杂型号的零件和工业产品的重要手段。
例如：飞机零件、汽车车身、机械工具等。
[图片]
这是一个使用快速成型3D打印技术制造成型的平面，来制作具有复杂表面的碳纤维复合材料。
采用复合材料来制造这些受压力影响较大的构件可以减轻质量并提高强度，这样可以降低飞机和汽车的燃料消耗并减少空气和道路噪音。
一些材料，如碳纤维等，因具有高应力强度和刚性等优势而成为复合材料制造的最佳选择。
而这些材料通常只能通过成型或缠绕等传统方法来塑造，这些方法的主要问题是会浪费大量时间和金钱。
快速成型3D打印技术使用聚合物或树脂来打印模型，并通过足够的固化来构建完整的实体。
这种方法大大降低了制造过程的制造时间和产品制造成本，并通过提高产品质量和减少废品和重工等流程来提高生产率。
三、快捷成型技术建模方法的研究
对于基于光固化的快速成型技术，建立模型是必须的。
建立该模型的方式会影响最终产品的精度、制品质量和控制生产成本的能力，因此建立高质量的模型对快速成型的成功应用至关重要。
目前，建模有两种方法：直接建模和逆向工程建模。
直接建模是通过计算机辅助设计软件来创建实体。
由于它只需使用软件，这种方法通常可以在非常短的时间内制造产品，提高了生产率。
这种方法的缺点是，如果没有足够的经验和技能，往往难以维持高质量的建模标准。
逆向工程建模是通过将真实的实体扫描成数字数据，以便在计算机上可视化它们。
该过程一般分为3个步骤：扫描、重构和建模。
扫描涉及将实体物理放置在扫描仪中，并使用”激光箭头”扫描货物，以收集有关其形状和尺寸的信息。
然后，重构将数据清理，去除任何不想要的点和线，以产生属性完整的三维模型。
最后，建立模型，对数据进行编辑、修复和分析，以生成精确的建模数据。
当然，建立模型更准确的方法还有很多，这些方法都有一些优缺点，因此选择哪种方法也依赖于具体的需求和要求。
建立高质量的建模数据对使用快捷成型技术来构建复合材料和制品具有重要意义，因为它直接影响到制品的最终质量和成本。
四、未来的研究方向
随着快捷成型技术的不断发展和应用范围的扩大，我们可以期望出现更多的研究方向，以更好地满足市场需求和成本要求。
其中一些领域可能包括：
1.所用材料的进一步改进
使用不同材料的增强方法已经获得了广泛赞誉，并且显示出优异的机械性能。
但是，随着对材料增强过程的进一步研究，将出现对材料本身进行定制、设计和改进的方法。
2.更高的打印速度和分辨率
为了提高复合材料制造的速度和效率，必须持续不断地提高3D打印技术的速度和分辨率。
材料蒸发和/或固化过程中更高的温度变化、更准确的光束和更精细的机器臂将可以带来更快的生产速度和更高的分辨率。
3.在复合材料上进行机器学习
机器学习是一种自动化学习和预测方法，已经在广泛的应用中得到了证明。
将机器学习应用于复合材料技术，将有助于提高生产效率和产品质量，并减少不必要的浪费、减少生产实验和改善流程。
综上所述，快捷成型技术是一种开发新材料和设计的重要手段，主要优点在于节约时间和成本，并提供了更高的制品精度和质量。
通过建立可靠的建模方法，优化材料增强过程或利用更高分辨率的3D打印技术，快捷成型技术还有很多可以探索和改进的地方。
只有通过这种努力，我们才能更好地掌握复合材料制造和应用技术，实现未来市场需求的高质量、成本有效率的处理。