什么是复合工具 [材料、模具和方法]

什么是复合工具 [材料、模具和方法]

复合模具在多个行业中具有许多优势。在这篇文章中,我们将探讨什么是复合工具以及它是如何制作的。

那么,让我们首先澄清一下——什么是复合工具?

定义–什么是复合工具?

复合工具是由复合材料制成的模具。这种模具,也称为工具,然后用于将进一步的复合材料塑造成新的产品组件。复合材料模具用于先进制造,以制造精确、耐用和轻质的部件。

复合工具是如何制作的?

复合工具是通过设计和制造将复合材料塑造成所需组件的模具制成的。这通常从创建最终零件的插头/图案开始,从中开发模具模具。

  • 插头/图案

插头/图案反映了最终产品外部的确切形状和尺寸。插头通常具有法兰,法兰是允许在制造过程中处理、对齐或连接的边界部分。简单来说,插头是带有边框的最终零件的形状。

  • 模具

塞子创建完成后,下一步是模具成型。模具层压在塞子上,以形成所需形状的空腔。该型腔充满脱模剂,然后填充树脂和纤维增强材料以形成复合组件。一旦树脂填充到模具中,组件就会进行固化过程。

  • 公模和母模具

公模是一种凸形,其中复合材料施加在其表面上。而母模是一种凹形,材料被放置在其中。公模可能更具成本效益,尤其是在制造大型一次性模具时,尽管它们确实需要额外的工作来执行零件外部的精加工技术。母模通常不需要这个精加工步骤,因为由于材料被压在模具的内表面上,它们提供了光滑的外表面。

  • 复合模具材料

复合模具材料包括金属合金、钢、硅胶、橡胶和玻璃纤维,以及有机硅和聚氨酯等聚合物。金属合金可用于耐用性和高温应用,而硅胶和橡胶可用于更灵活的模具。环氧树脂和聚氨酯工具板也可用于制造耐用的母模。归根结底,所使用的工具材料取决于工具设计和产品的特定需求。

戴着帽子和灰色T恤的Piran团队成员正在处理紫色板材

  • 脱模剂

脱模剂是复合材料工具制造过程的最后一步。这些试剂被涂在模具表面,形成一个屏障,防止复合材料/树脂粘在模具上。这在脱模过程中在制造部件的表面提供了干净的光洁度。它还延长了刀具寿命,使其可以在更长的生产周期中重复使用。

复合工具在各行各业的优势

复合材料工具可创建具有精确尺寸精度和光滑表面光洁度的部件。这在需要具有空气动力学特性的精密部件的应用中非常有用,例如航空航天、汽车和可再生能源行业。

  • 航空航天

航空航天中的复合材料模具可以生产出比传统材料更轻、更坚固、更耐用的部件。这提高了燃油效率,延长了使用寿命并降低了维护成本。它还允许创建复杂的形状,为飞机设计和性能开辟了新的可能性。

  • 汽车工业

同样,复合材料模具能够在汽车工业中生产坚固、轻质的部件。这样可以提高燃油效率和性能。此外,复合材料的耐久性和耐腐蚀性延长了汽车零件的使用寿命。

  • 可再生能源及其他

在可再生能源行业,复合材料模具能够生产大型、轻质和耐用的部件,例如风力涡轮机叶片。这些材料具有出色的抗疲劳性和承受恶劣环境条件的能力。这支持了可再生能源发电的长期效率和可靠性。复合材料工具还允许创新设计,可以更有效地捕获能量,有助于实现行业可持续和具有成本效益的能源解决方案的目标。

复合材料模具技术创新

复合材料模具的最新进展为制造高性能零件开辟了一个充满可能性的世界。以下是目前正在塑造复合材料模具世界的技术列表。

  • 3D打印技术的进步–为工具创建复杂的几何形状。
  • 工装材料–开发更耐高温的材料。
  • 智能技术–用于实时监控模具加工过程。
  • 粉末床工艺–用激光熔化金属粉末的细层以形成组件层。
  • 增材制造的复合材料模具–生产更轻、更节能的模具。

突破性材料和制造工艺

最近的突破包括大幅面增材制造(LFAM)系统的发展,例如BAAM(大面积增材制造)和CEAD打印机。这些打印机具有增强的功能,例如能够以不同角度打印,并以高效和减少浪费的方式生产大型工具组件。这些系统还使用热塑性颗粒,这种颗粒具有成本效益,并且不需要在高压灭菌器/烘箱中进行后处理。

结论–为什么复合材料模具是推动制造业发展的关键

复合材料模具能够制造精密、轻便和耐用的部件。这些工具通常采用模具的形式,模具可以是公的,也可以是母的,由初始插头或图案制成。复合材料模具工艺中使用了各种材料,脱模剂确保了部件表面的光滑光洁度。

大幅面增材制造(LFAM)和高性能模具树脂等最新进展正在推动高精度模具的快速生产。当与其他高性能工艺相结合时,例如大规模五轴加工,复合材料部件的生产是无限的。

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