第 10 章成形
复合材料
复合材料把高强度纤维（玻璃、碳或芳纶）与固定它们并固化的树脂结合起来。本章的四种工艺，区别在于纤维如何布置、树脂如何到达纤维。每一种都是在制造材料的同时制造零件。
核心思想
纤维承担载荷；树脂把它们固定在位置上，在它们之间分担载荷，并保护它们。想想钢筋混凝土：钢筋承受拉力，混凝土把它们固定在该在的位置。复合材料只在纤维所指的方向上才强，所以这里的每种工艺，说到底都是把纤维铺在力会经过的地方。两个选择决定了每种方法：纤维是预先浸好树脂的（预浸料），还是干纤维、之后再用液态树脂浸渍；以及使用一面光洁的开模，还是两面光洁的闭模。
并排对比
| 工艺 | 一句话概括 | 最适合 | 批量 | 精度 |
|---|---|---|---|---|
| 10.1铺层与热压罐固化 | 预浸料铺层叠放在模具上，真空封袋，在热和压力下固化 | 最轻、最强的壳体：飞机、赛车 | 从单件到每年数千件 | 形状约 ±0.2–0.5 mm |
| 10.2树脂传递模塑与灌注 | 干纤维放入模具；液态树脂被压入（RTM）或靠真空吸入（灌注） | 汽车零件（RTM）；船体和风电叶片（灌注） | 从单件（灌注）到数万件（RTM） | RTM 约 ±0.2–0.5 mm；灌注有一面精确 |
| 10.3拉挤成型 | 纤维被拉过树脂和加热的模具，连续不断 | 直线型材：梁、杆、格栅 | 同一种型材可连续数公里 | 截面约 ±0.2–0.5 mm |
| 10.4纤维缠绕 | 浸了树脂的纤维缠绕在旋转的芯模上 | 管子、储罐、压力容器、轴 | 从单件到每年数万件 | 内侧与芯轴一样精确 |
如何在这一类中选择
- 圆形空心，尤其是承压（储罐、管道）：纤维缠绕。
- 长而直、截面单一：拉挤。
- 预算有限的大型壳体，如船体或叶片：真空灌注。
- 中等尺寸、批量生产、两面都要好：RTM。
- 不惜成本追求顶级性能，如飞机和赛车：预浸料铺层加热压罐。
关键词
- 纤维
- 承担载荷的、坚固而刚硬的丝线（玻璃、碳、芳纶）。
- 树脂（基体）
- 浸润纤维并在其周围固化的液态塑料。
- 固化
- 把液态树脂变成硬质固体的化学反应，常用加热加速。
- 铺层
- 叠层中的一层纤维布或纤维带。
- 预浸料
- 出售时已浸有部分固化树脂的纤维，使用前冷冻保存。
- 预成型体
- 已经按零件形状成形、等待注入树脂的干纤维。
- 芯轴
- 纤维缠绕时，纤维缠绕其上的芯体。
- 空隙
- 被困住的微小气泡，会削弱零件。