关注·四大行业碳纤维复合材料成型工艺发展趋势 / 开普饭

全球范围看，碳纤维复合材料主要运用在风机叶片、航空航天、体育休闲、汽车等行业。涉及成型工艺包括VARI、AUTOCLAVE、RTM、HP-RTM、PCM、CF-SMC等。制件根据行业不同需求，包括结构、性能、产量以及成本等因素进行综合选择。下面对几种常见工艺发展趋势进行简要介绍。

汽车行业

满足量产及成本双重需求

目前汽车行业应用，前途K50车身碳纤维覆盖件采用PCM工艺，宝马I3和I8车身采用HP-RTM工艺，兰博基尼首款SUV Urus车身采用CF-SMC工艺，还有一些LFT及BMC工艺在汽车上应用。

PCM工艺

材料：预浸料的价格会随着碳纤维产线效能提升而有效降价。
模具：PCM的模具已经相当成熟，开发周期短，成本也较低。
成本：PCM的前期设备投入、前期开发、模具成本、材料成本均较低。
性能：PCM的成型压强可达到1~2Mpa，产品具有极高的致密性和纤维含量，满足汽车的各项性能如强度、模量、外观等。
生产节拍：能控制在10分钟左右。

CF-SMC工艺

材料：GF-SMC的树脂是不饱和树脂，而不饱和树脂与碳纤维的浸润难度较大，经常出现分层、针孔、缺胶的显现，目前国内的很多原材料厂家将环氧树脂作为CF-SMC的备选方案。
模具：GF-SMC模具应用已经非常成熟，但是随着环氧树脂的CF-SMC片材的应用，提高模具设计难度。
成本，原材料价格相对于干布和连续纤维预浸料价格相近，但是成型成本很低，基本不需要后段切割工序，所以综合成本降低40%-50%。
性能：相同厚度的连续纤维板材跟CF-SMC板材在性能上相近，且满足汽车指标。
生产节拍：小于10分钟。

HP-RTM工艺

材料：HP-RTM成熟的热固性聚氨酯和环氧树脂大多为国外品牌，国内厂家的树脂依然有一定差距，对于高节拍宕机的风险较高。
模具：HP-RTM的模具要求是远高于注塑模具和CF-SMC模具的设计要求，目前国内模具生产厂家在技术上还需要提升。
成本：前期开发成本非常高，包括设备投入、模具开发与验证、工艺验证等等，一条线投资需要数亿人民币。后期产品单价较低，具有和CF-SMC比肩的价格优势。
性能：HP-RTM产品具有气泡含量低，纤维含量高，浸润程度好等优点。
生产节拍，HP-RTM为适应汽车部件的高节拍生产而开发的工艺，生产节拍极高，可达到1~2分钟。

综上所述：

CF-SMC及HP-RTM工艺在单件成本及生产节拍上具有较大优势，但现阶段CF-SMC原材料价格贵，国内原材料厂家不成熟。HP-RTM国内模具设计、配套工艺及制造能力不足，仍有很长的路要走。现阶段，选择设备投资成本低、模具成熟，节拍能适应批量生产的PCM，并对其不断优化是更为可行的技术路线。

风电行业

满足大尺寸及成本需求

风机叶片的主要工艺为真空导入，工艺非常成熟，目前处于工艺优化降本阶段，并没有实质上的工艺升级。经过近几年的工艺过程优化，风机叶片的长度增加、生产节拍加快、生产成本不断降低。