碳纤维复合材料在体育休闲领域的4大主要制造工艺

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用于体育休闲领域的CFRP产品制造工艺

（1）缠绕成型技术

在缠绕机上，把预浸料坯均匀并规律性地缠绕到转动芯模上去，然后进行固化并除去芯模，以此获取器材。缠绕成型技术不仅适合进行简单旋转体制造，即圆柱体或者球体、圆筒形制品等，还适用于非旋转体部件制造。显著特性是就器材受力状况，根据既定规律进行纤维均匀分布安排，以此将纤维的强度全面发挥出来，从而获取轻质并且强度较大的器材。而在工艺上，可以进行连续化与机械化生产，生产周期比较短，生产效率与水平较高，劳动强度相对偏低。但是其中也存在不足，即器材固化之后，还需要进行芯模去除操作，并不适合带有凹曲表层的器材制造，此方法适用于进行高尔夫球杆与钓鱼竿制造。

图 缠绕工艺流程

（2）模压成型技术

模压成型技术是基于封闭模腔内部，以加热与压力为辅助固化并制成复合材料器材的方式。模压成型时，模具主要包含阴模与阳模两大部分，其中增强材料则选择短切纤维毡、织物等等，模压成型技术的生产效率比较高，器材的尺寸标准，表层干净整洁，比较适合进行大批量、精确度与循环性要求高的体育器材制造。结构比较复杂的体育器材，可以一次性成型，不需要采取辅助加工，还可以避免对器材性能造成损伤，而且器材外观与尺寸循环性良好。但是缺陷在于模具设计制造太过繁杂，在初始投资的时候成本比较高，很容易受使用设施设备的约束。

图 模压成型工艺

（3）RTM成型技术

RTM成型技术，就是所谓的树脂传递模塑，是复合材料经常使用的成型技术。此技术主要是把纤维与预成坯铺放到密封模腔中，通过压力作用把树脂液传输到模腔中去，浸透纤维与预成坯固化之后，脱模成型为体育器材。此成型技术的优势在于可以制造出质量较高、精确度较高、孔隙率比较低、纤维含量非常高的复合型材料器材，不需要胶衣树脂，便能够获取更加光滑的双表层。体育器材从设计到投产整个流程，耗费时间比较短，生产效率与质量高。且RTM模具与成型器材能够利用CAD完成设计，模具制造简单，材料的选择面广泛。此外，RTM成型构件与管件极易实现局部增强或者制造局部加厚的构建，带有芯材的复合材料可以一次性成型。RTM成型时，不会大量挥发，可以在一定程度上保证操作工人身体不受损害，也会造成环境污染。当下利用RTM技术主要进行自行车与划艇主体部分大批量生产。

图 RTM成型工艺

（4）拉挤成型技术

拉挤成型技术主要适用于进行碳纤维复合材料型材连续性生产。而拉挤就是纤维束或带状织物受外力牵引作用，通过浸胶、挤压成型、加热固化等，制造具备特定横截面形状与长度不受限的线型器材。其把通过浸渍之后的连续纤维基于具备截面形状的成型模具，基于模腔内实现固化成型，或者基于模腔内部凝胶与出模，然后加热实现固化成型，受牵引机械拉力的带动，能够连续牵出无限长度的型材体育器材。拉挤成型的工艺比较简单，生产效率也非常高。在进行体育器材制造的时候，增强纤维沿着轴向平行进行均匀排列，可以充分发挥其强度。而且通过纤维毡增强材料，可以制造具备向同性器材。而通过编织带能够在很大程度上提升器材横向强度。拉挤成型器材具备强度高、轻质、表层质量好等优势特性，其对各种类型体育器材而言，应用都非常理想，即弓箭、撑杆、滑雪杆等等。

图 拉挤成型工艺

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结束语

综上所述，碳纤维复合材料在国内外的发展潜力都比较大，而且发展前景良好。到现在，碳纤维复合材料已经在体育器材市场中占据了很大比例，并形成了一定程度的认知基础。在社会进步发展的推动下，人们对体育器材的要求也不断提升，碳纤维复合材料不仅符合时代发展需要，与时俱进，而且还具备广阔的发展前景，值得大力推广与应用。

封面来源于图虫创意