復合材料成型新技術和新型模具材料（一）
美國復合材料制造商協會（ACMA）前技術總監Bob Lacovara認為，越來越多的模具開始采用環氧樹脂和碳纖維來制造，特別是對尺寸和模具穩定性要求比較高的場合。
“環氧樹脂比聚酯樹脂稍微耐用一點，它們具有較高的熱穩定性，因此在需要高溫固化的應用中，環氧樹脂是一個很好的選擇。”Lacovara說。他近入選了ACMA杰出人物。
摒棄模型
“我認為新偉大的創新是直接模具的數控加工，它消除了模具生產過程中制造模型的步驟。”他說，“因為模型所用材料本身都有一些限制，而且部件的表面質量要求也是一個問題。”
“下一步就是開發出一種可以獲得A級表面的技術，從而大大降低加工的成本和時間。”Lacovara說到。Lacovara領導著一家名為Convergent復合材料的咨詢公司。
美國佛羅里達州的一家模具制造廠Mollicam采用五軸CNC（計算機數控）加工中心為復合材料行業生產模型、原型和模具，可以為臨時的和產量有限的模具加工直接模具。該工廠有四臺CNC機床，用于生產模具、船體和其他復合材料部件。
其中一個直接模具項目來自船艇制造商Wellcraft Marine公司。
“客戶想要測試一個新的船體設計，需要一個模具生產出一個部件，讓其在水中實際行駛。”Mollicam公司總裁Jeremy Mollica說到，“如果該部件運行良好，他們計劃用該模具再生產一個部件，并將其轉換為玻纖母模。然后他們將由此制造一個生產用模具。”
“直接模具以客戶的需求為基礎，我們經常加工直接模具，特別是一次性的部件。我們參與了許多主題樂園和船艇行業的項目。藝術作品和雕塑通常也都是一次性的項目。”他說。
模具材料根據客戶制造部件所用的材料來確定。
“如果是一次性項目，而且表面質量要求不是很高。我們將直接加工成泡沫，然后在表面涂覆一層密封膠。”Mollica解釋說，“如果只生產一個部件，但對表面質量要求較高的話，我們會將泡沫尺寸加工的小一點，然后附上一層玻璃，再在玻璃層壓板上噴涂一層工程油灰。我們會將后的表面制作的稍高一點，然后再進行加工，使其變低。”
“在為20個或20個以上的大量部件制造模具時，好先生產一個模型。”Mollica說，“有了模型就可以生產出足夠堅固的模具。如果模具需要進入高壓釜，經常加熱，我們就要對模型進行機加工，從而使生產出的模具達到高溫要求。”
根據計算機數據進行的CNC加工是非常精確的。母模生產用的可加工復合材料模具板和板材來自不同的制造商。這些產品范圍從聚氨酯泡沫、合成環氧樹脂到碳泡沫。這些材料粘結在一起后，被加工成特定的模具形狀，然后將其密封防止層壓樹脂滲透，并用雙馬來酰亞胺或環氧層壓板包覆，后才進行機加工。
位于華盛頓州的美國的復合材料模具制造商Janicki工業公司開發了上大的CNC刨槽機之一。該機械的外殼尺寸大可達30.5×6×2.4米。
在制備傳統模具過程中，Mollicam采用五軸CNC刨槽機對一個船體模型進行加工。
其模具就是根據該模型制造的。
Mollicam工廠正使用五軸CNC刨槽機為船體加工直接模具
大型航空航天模具
Northrop Grumman航空航天系統制造開發工程師Bob Vale說，機身結構不斷增加復合材料的用量，也變得越來越大越來越復雜。去年，在加利福尼亞圣地亞哥舉辦的制造工程師學會（SME）復合材料模具大會上，他提到Northrop早已將雙馬來酰亞胺（BMI）作為模具加工的佳復合材料，并在飛機制造商的項目中不斷取得成功。
Northrop已經設計制造了600多個BMI模具。Vale說，通常，這些重量只占鎳鋼模具40%的模具要在150 ℃的溫度和100 psi的壓力下經過700多個高壓加熱循環。采用復合材料制造航空航天模具和鋪設芯軸的難題之一是要滿足嚴格的材料需求。
這些特定的需求包括：能夠承受少500個循環；玻璃化轉變溫度在204℃以上，以滿足高生產速率條件下176℃的固化溫度要求。這些模具還必須具有高成本效率，能夠抵抗紫外線，耐磨損，能夠抵抗環境老化因素，同時保持較高的尺寸完整性和穩定性。
Janicki工業公司開發并使用的這臺先進的超大CNC刨槽機大外殼尺寸為30.5×6×2.4米。
FormaShape是北美大的復合材料和部件供應商之一，
專門為輕質RTM工藝制造了這一模具。
馬薩諸塞州Lynnwood 市的Carver復合材料模具公司總裁Larry Carver說，飛機制造商加大復合材料用量的趨勢推動了BMI和其他先進材料的發展，為復合材料模具開辟了新的道路。在SME復合材料模具大會上，Carver發言說，Northrop嘗試采用環氧基復合材料模具的初衷是為了滿足F/A 18 A/B 大黃蜂（Hornet）戰斗機中碳纖維部件的熱膨脹系數要求。
Carver說，今天，Northrup在其Super Hornet中使用大約59%的碳纖維材料。他提出了一種以碳泡沫為芯材，BMI/碳纖維為表皮的材料概念，為大型復合材料部件制造復合材料模具。他認為，BMI、碳纖維和碳泡沫非常適合制造大型鋪設芯軸，在復合材料表皮的制造中可以進行纖維的自動化鋪設和手工鋪放。
BMI基材料
Hexcel的HexTOOL M61是由HexPly ® M61 BMI樹脂生產的，非常適合進行高溫高壓加工。它含有不規則的單向碳纖維預浸料層。HexTOOL可以作為多層準各向同性手糊材料，并用CNC機床加工至緊公差。這種材料非常適合于176-190℃的高壓固化工藝，可以修補，尺寸穩定，能保持完全的真空，即使經過500個以上的固化循環也無影響。
HexTOOL模具比鋼質或鎳鋼制成的模具更輕，也更節能，比標準復合材料公差更緊，因此成本效益也更高。該公司還提供一種環氧樹脂基的模具HexTOOL M81，由準各向同性的預浸料氈組成，比標準復合材料模具厚。該模具預浸料先在120℃下固化6小時，然后在204℃后固化兩小時，專門用于生產120℃固化的部件。
Cytec工程材料公司的DURATOOL 450 BMI/碳纖維模具預浸料是一種高性能的模具系統，可在190℃下連續工作，在204℃下進行短周期循環。經過初始的高壓固化過程后，該模具層壓板脫模后單獨進行后固化。實踐證明，該預浸料在190℃下經過100多個高壓循環都不會出現老化現象。Cytec提供的其他模具預浸料還包括CYFORM 7620，一種中溫固化環氧系統，可以為大型的難鋪設的模具帶來大的附著力和長的使用壽命。
先進復合材料集團（ACG）近又推出了兩種BMI基材系統HTM 556和 HTM 515-1模具預浸料，為結構模具和部件市場提供優異的加工性能和耐高溫性。據說這兩種材料強度更高，不會出現微裂紋，可以提高真空完整性，延長模具壽命。HTM 556可以在200℃下連續使用，而HTM 515-1可以承受250℃的熱循環。
采用Touchstone研究室的CFOAM®碳泡沫為輕質復合材料賽艇座椅制造的復合材料模具。
RAMPF Tooling公司的RAKU-TOOL®系列環氧和聚酯板可制成
具有良好尺寸穩定性和耐高溫性的模具。
該公司還擁有LTM®系列低溫固化環氧基預浸料，可以進行后固化，使用低成本低溫母模生產耐高溫的輕質復合材料模具。ACG的另一種產品DForm™可變形復合材料模具預浸料據說是一種省工省錢的預浸料技術，既有短纖維模塑料的一致性，也有高性能長纖維復合材料的定向特性。
Amber 復合材料公司提供HX系列低溫環氧模具預浸料。例如HX42，它有5天的出倉壽命，終端使用溫度達200℃。該系列的另一種產品HX90N使用了納米改性的環氧樹脂，具有更好的表面平滑度和模具表面質量。據說該預浸料不僅具有極小的熱膨脹（比其他材料低60-70%），還具有優異的表面質量和較高的終端使用溫度。
