複合成形プロセスとアプリケーションの概要

1。ハンドレイアップ

原理： 繊維状の生地（例：グラスファイバー、炭素繊維など）は、樹脂（例：エポキシ、ポリエステル）でコーティングされた金型に手動で敷設され、室温または熱の下で硬化する前に気泡を除去するために転がします。
利点： シンプルな機器、低コスト、小バッチの生産や複雑な形状に適しています（たとえば、ボートの船体、彫刻）。
短所： オペレーターのスキル、一貫性のない製品品質、高い気孔率、および機械的特性の低下に大きく依存しています。
アプリケーション： ヨット、保管タンク、建築装飾コンポーネント。

2。スプレーアップ

原理： スプレーガンは、刻んだ繊維と樹脂をカビに同時に分配し、その後圧縮と硬化を除去します。
利点： 中空または湾曲した部品に適したハンドレイアップよりも高い効率。
短所： 繊維含有量の低下、強度の低下、高VOC（揮発性有機化合物）排出量。
アプリケーション： 自動車のボディパネル、バスタブ、シンプルなシェル。

3。真空バッグの成形

原理： 繊維と樹脂を敷設した後、真空バッグが部品を覆い、空気を避難させて材料をコンパクトし、樹脂の流れを強化し、ボイドが少なくなります。
利点： 手のレイアップよりも高い材料密度、より低い多孔性、改善された機械的特性。
短所： 真空機器が必要であり、より複雑なプロセスが含まれます。
アプリケーション： 小さな航空宇宙コンポーネント、風力タービンブレードの局所的な補強。

4。オートクレーブモールディング

原理： プリプレグ（樹脂で事前に含浸された繊維）はオートクレーブ内に層状にされ、高温と圧力で硬化します。
利点： 高い材料密度、優れた機械的特性、高性能アプリケーションに最適です。
短所： 高価な機器、高エネルギー消費、長い生産サイクル。
アプリケーション： 航空機の翼、衛星構造、レースカーコンポーネント。

5。樹脂移動成形（RTM）

原理： 乾燥した繊維のプリフォームは閉じた金型の中に配置され、樹脂を注入して硬化する前に繊維を含浸させます。
利点： 高い表面仕上げ、制御可能なファイバー含有量、複雑な構造に適しています。
短所： 金型コストが高いため、正確な樹脂流量制御が必要です。
バリエーション： 高圧RTM（HP-RTM）、真空アシストRTM（VARTM）。
アプリケーション： 自動車構造部品、UAV胴体。

6。圧縮成形

原理： プリプレグまたはシートモールディング化合物（SMC）は加熱型に入れられ、形に圧縮されます。
利点： 大量生産、高効率、一貫した製品品質に適しています。
短所： 金型コストが高く、繊維方向制御が制限されています。
アプリケーション： 自動車バンパー、電気断熱コンポーネント。

7。フィラメント巻き

原理： 樹脂を含浸した連続繊維は、硬化する前に特定の角度でマンドレルの周りに巻かれます。
利点： 制御された繊維の向き、優れた強度、軸対称構造に適しています。
短所： 回転する対称形状に限定された複雑な機器。
アプリケーション： 圧力容器、パイプライン、ロケットモーターケーシング。

8。putrusion

原理： 連続繊維は樹脂浴を通過し、シェーピングと硬化のために加熱された型を通り抜けます。
利点： 連続生産、高効率、一定の断面プロファイル（例：ロッド、ビーム）に最適です。
短所： 直線プロファイルに限定され、より低い横方向の強度。
アプリケーション： ブリッジトラス、ケーブルトレイ、はしごフレーム。

9。自動繊維配置（AFP）

原理： ロボットシステムは、プログラムされたパスに続く型に狭いプリプレグの狭いストリップを正確に配置し、その後、構造を熱と圧力を治します。
利点： 高精度、高効率、大きく複雑な湾曲した表面に適しています。
短所： 非常に高い機器と材料コスト。
アプリケーション： 航空機の胴体皮、風力タービンの主要なビーム。

10。3D印刷（添加剤の製造）

原理： 融合堆積モデリング（FDM）または連続繊維共閉塞（例：MarkForged Technology）を使用したレイヤーごとの堆積。
利点： 高い設計の自由、金型の必要性、プロトタイプや低容量の複雑な部品に最適です。
短所： 強度が低く、層間結合が弱く、プロセスが遅くなります。
アプリケーション： カスタマイズされたブラケット、軽量構造プロトタイプ。

その他の成形プロセス

• 反応射出成形（RIM）： 高速硬化反応性樹脂は、主にポリウレタンベースの複合材料用に型に注入されます。

• 遠心成形： 遠心力を使用して、パイプ製造に最適な繊維内に樹脂を分布させます。

• バルクモールディング化合物（BMC） /生地成形コンパウンド（DMC）： パテのような複合材料を使用した電気部品に適しています。

プロセス選択の重要な要因

• 生産量： 小さなバッチは、ハンドのレイアップまたはスプレーアップを好みます。大規模な生産は、圧縮成形またはputrusionを好みます。

• パフォーマンス要件： 高性能部品は、オートクレーブモールディングまたはAFPを使用します。費用対効果の高いソリューションハンドレイアップを使用します。

• 形状の複雑さ： 複雑な湾曲した表面は、RTMまたはAFPの恩恵を受け、一定の断面が裂け目に合っています。

• マテリアルタイプ： 熱硬化性複合材料は通常、RTMまたはオートクレーブ成形を介して作成されますが、熱可塑性プラスチックは3D印刷または圧縮モールディングを介して処理できます。

最適なプロセスを選択することにより、メーカーはコスト、効率、パフォーマンスのバランスを取ることができ、航空宇宙、自動車、エネルギーなどの多様な業界の需要を満たすことができます。