[发明专利]一种树脂基复合材料快速成型方法

说明书

本发明提出一种树脂基复合材料快速成型方法，首先将复合材料的树脂含量分为两部分，首先一部分树脂没有添加固化剂，与纤维复合制备得到预浸料；剩余添加固化剂的树脂制备成胶膜；将复合材料产品按照一定的厚度制备产品下料样板，不含固化剂的预浸料裁剪成相同大小的几何形状，依照下料样板将胶膜裁剪成特定的形状，并按照顺序编号；在预浸料铺叠过程中首先铺敷一层不含固化剂的预浸料，然后按照铺层顺序在特定位置铺敷一层胶膜，以此类推完成产品铺层；铺敷完成后，将预制体上、下表面覆盖平板模具，按照树脂固化程序进行产品固化，最后将未固化区域去除，完成产品的制备，本发明公开的方法具有快速、低成本的优势，可广泛应用于国防工业、军事、航天及建筑等领域。

技术领域

本发明涉及一种树脂基复合材料快速成型方法，属于复合材料技术领域。

背景技术

随着先进树脂基复合材料逐渐由航空推广到汽车、建筑、轨道交通等领域，对于其低成本、快速制造的需求愈加迫切，同时越来越多的复杂结构采用树脂基复合材料制造，目前，常用的复合材料成型工艺有：模压成型、热压罐成型、RTM液态成型等，其中，模压成型中模具制造复杂，投资较大且周期长；热压罐成型的设备投资大，重量大，结构复杂且费用高；另外，RTM液态成型中树脂对纤维的浸渍可能不够理想，且大面积、结构复杂的模具型腔内，模塑过程中树脂的流动可能不均衡，不能进行预测和控制。综上，上述传统的复合材料成型方式采用的模具通用性差，对于复杂结构产品，模具的设计和制造成本非常高，并且加工周期长，延长了产品的研制周期。因此开发结构简单、具有统一性模具的复合材料成型方式对于复合材料的低成本、快速制造具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提出一种树脂基复合材料快速成型方法，通过树脂固化剂的选择性分散，来实现树脂选择性固化，由此完成产品的制造，且仅需平板模具即可实现不同形状产品的制备。

本发明的技术解决方案：一种树脂基复合材料快速成型方法，通过以下步骤实现：

1)将树脂分为两部分并分别进行处理，具体为：第一部分不含固化剂的树脂直接与纤维复合制备得到预浸料，第二部分含有固化剂的树脂制备成胶膜；

2)利用模拟软件将产品数模从某一基准面开始按照预浸料厚度逐层进行片层切割，每一片层对应一个胶膜铺层，将所有片层二维图制作成产品的电子下料样板；

3)依照电子下料样板对胶膜进行下料，并将预浸料裁剪成尺寸相同的几何形状，预浸料大小以能够覆盖胶膜为准，在上述过程中，做好预浸料和胶膜的铺层基准标记，保证胶膜铺层位置的一致；

4)预制体制备：首先铺敷上述预浸料，然后按照铺层基准铺敷对应的胶膜，以预浸料-胶膜-......预浸料-胶膜-预浸料进行铺层；

5)将预制体上、下表面覆盖平板模具并进行固化成型；

6)将所得产品中未固化区域去除，即得所述树脂基复合材料。

上述方法中，

所述步骤5)的固化工艺优选为：首先加热到固化剂的熔点，不施加压力的状态下保温一段时间，当树脂粘度达到一定程度后，加压，保温固化一段时间后完成产品的固化，其目的在于：避免胶膜流动导致形状变化，以确保树脂原位固化，上述树脂粘度指含固化剂的预浸料和胶膜中的树脂的粘度，优选为8×10⁴-1×10⁵厘泊。

所述用于制备预浸料的树脂占树脂总量的10％-15％，原因在于后续未固化的预浸料要去除，避免资源浪费。

所述胶膜厚度优选为0.08-0.15mm。

所述步骤2)中，制备电子下料样板时，可采用制备电子下料样板常用计算机程序，例如CAD、UG、CATIA、Fibersim等。