HP高压RTM

HP-RTM工艺之我见原创2016-04-13bamstone（刘伟）福财笑有近几年来，HP-RTM工艺炒得火热，朋友圈和业内网站，隔三差五就会冒出来一个相关的信息来。我多次在朋友圈或是和朋友私下聊天中发表此工艺属于“坑”的观点，总是引来朋友们的非议。作为一个复合材料行业的普通技术人员，车咕噜话说过太多遍，我觉得似乎有必要将个人观点加以整理，以避免继续“车咕噜”。有感于从事复合材料专业的人太少，真正得窥门径的人更少，因此将微信朋友圈中发表的一点浅见整理出来，希望能够给打算上这个工艺的人看到，也算功德一件。（看“洋鬼子”骗中国人的钱，实在是看得伤心，忍不住跳出来说说。）上文说到的“朋友们的非议”，开头的第一句话，大抵都是：“宝马都在用这个工艺，为什么你说他不好”。正好，我有位朋友供职于宝马，具他透露，宝马只是在十年前的i3项目中使用了此工艺，后面的i4至i7中并没有使用。至于后面使用的是什么工艺，该友人说，公司严格保密，他也不清楚。由此也可以明白，如果不是宝马已经放弃，宝马公司怎么可能允许设备开发商向第三方转让？初次看到这个工艺的介绍，我的第一感觉就是，开发这个工艺的公司，应该不是复合材料行业的，到是像一个“用资源改变原理”（引自刘慈欣先生科幻小说《三体》）的重型机械行业的企业。后来，经过调查了解，果不其然，真是这种情况。我们不妨来脑补一下HP-RTM工艺的出台过程。宝马公司打算用碳纤维复合材料来制造i3汽车的车身，当时，传统的，用来生产碳纤维复合材料的工艺有哪些呢？大抵上，有以下几种：手糊、真空导入及RTM、预浸料热压罐成型、预浸料模压成型。长期的金属车身制造，已经使汽车行业形成了定性思维：冲压、焊装、总装、涂装，一共四大生产工艺，四个车间。对于汽车厂来说，生产线是不能停的，一旦停线就是重大事故。那么，汽车厂自然会把生产效率列为不能让步的重要条件。现有的工艺中，效率最高的，自然是预浸料模压工艺，但是还是不够快。慢在哪里？树脂固化太慢了。树脂为什么固化慢？因为预浸料工艺决定了，需要在常温或低温下具有足够的储存时间，如果高温下的固化时间太短，常温储存时间就不够了。怎样可以快？双组分现场混合，不需要储存时间，可以快。好，那就改双组（实际上就是常温或低温固化体系）。树脂注入速度慢了怎么办？提高压力。树脂高的压力和流速冲跑纤维怎么办？纤维预成型。注入方式含胶量太高怎么办？注完再压一压。好了，一种新工艺出炉了，叫什么名字好呢？这个工艺跟RTM挺像的，压力高一点，就叫HP-RTM吧。写到这里，真的不不得不感慨，有钱真他妈的爽啊，想怎么任性都可以。问题解决不了，直接用钱砸啊；像“人民币玩家”一样，靠大量的资源，一路通关。如果我是中国的“老牛公司”的工程师，没有钱砸，老板就给了我2000块的研究经费，要我把上面讲的，高大上的烧钱过程山寨一遍，我要怎么干？买几块碳纤布，花一百块钱，去街上找个补鞋的鞋匠，拿个锥子，帮我把几块碳纤维布，缝成“纤维预成型”。再花五块钱买把刷子，搞点常温下0.5-5小时大概齐能固化的环氧树脂，刷到碳纤维上。找个金属模具，找台压机，把刷了树脂的碳纤维放到模具上，加温到150度，压2分钟，固化，脱模，搞定收工。这样，还可以省1000块钱，哥几个搓一顿。从基础理论上看，我们土掉牙的山寨过程和人家的高大上有区别吗？正如我们能够使用核能前所能利用的一切能源形式，和原始人点燃的篝火没有区别一样（好像也是科幻作家刘慈欣的观点，利用的都是电子云能级变化产生的能量）。本质上，都是先利用缝编，制成三维织物；再用常温下储存时间很短的树脂浸渍纤维；最后高温模压成型。有朋友提出，看到这里，怎么感觉跟30年前用“湿法模压”工艺生产餐用托盘一样啊？等等，这个工艺真的能叫HP-RTM（高压-树脂传递模塑）吗？已故复合材料行业的老前辈、老专家朱颐龄教授最先提出，复合材料既是材料同时又是结构。这一点，是有别于以钢为代表的传统材料的。我的恩师王钧教授更是近一步的明确提出，复合材料应该是材料、结构、工艺三位一体的。只有当基体和增强材料，在特定的工艺下，相遇，固化，产生的那个结构和材料一体的东西，才是复合材料。所以，复合材料的工艺命名很重要！命名的过程，实际上是对工艺的深入理解和总结。举个例子，拉挤（pultrusion）工艺，是牵引机构提供动力，拉着浸渍树脂的纤维进入模具，挤出多余树脂，产生模内成型压力，最后固化，成型，其核心在于“拉”。这是有别于热塑性材料“挤出工艺”的。挤出工艺的源动力在挤出机，是螺杆驱动材料通过模具成型，其核心在于“挤”。HP-RTM成型工艺的源动力是什么？是RTM的注入压力吗？如果答案是肯定的，那么我们应该不需要3600吨的大型压机。直接把模具用其它方式锁模，依靠高压注射就可以了。但是这样带来什么问题？纤维含量太低。所以，真正完成最后临门一脚的，是模压。这个工艺，叫“湿法模压”或者“注入模压”应该更贴切一些。在写前面的内容的时候，我一直想拿伟大的造人运动来打个比方。感觉有些不雅，忍了又忍，写到这里，终于忍不住了。打个比方，复合材料是什么？就是伟大的造人运动。增强材料，碳纤维，玻璃纤维这些，是男人；基体材料，环氧树脂，不饱和树脂这些，是女人；床，草地，或者其它的椅子什么的，是设备；老汉推车，观音坐莲这些姿势是工艺；受精卵产生的那一瞬间，复合材料诞生了。为什么我非要打这个不雅的比方呢？因为我没有想到更贴切的比喻。HP-RTM一直在强调他的“快”。但是造人运动如果太快，是病，得治。HP-RTM的快是他的优点，也是他最致命的缺点。纤维和树脂的结合，一定需要有一个慢慢水乳交融的过程，太快了，树脂对纤维还没有浸透，成膜剂（上浆剂）还没有溶解，始终隔着“安全套”，能够产生“受精卵”吗？仓促行文，爪机打字，最后总结一下：1.成也萧何败也萧何，成型速度太快，纤维浸渍时间太短，纤维浸渍不良，复合材料界面性能不良；2.未取得任何技术上的突破，“外行式”暴力型解决方案，纯粹拿钱砸，“以资源改变原理”，“霸王硬上弓”，毫无美感（科学和艺术应该是相通的）。3.费效比太高，能够接受如此高成本的领域（航空航天）不需要这么快，需要快的领域（汽车）接受不了这么高的价格。Youcanyouup，nocannoBB，BB了这么半天，你有什么解决方案？至于。解决方案，我也思考了一些，但是还要留着混口饭，就不在这里公布了。如果想知道，可以跟我联系，我们边喝茶边聊。