3D 編組複合材料は、繊維技術を使用して乾燥した予備成形部品を織ることによって形成されます。乾燥した予備成形部品を補強材として使用し、樹脂トランスファー成形プロセス (RTM) または樹脂膜浸透プロセス (RFI) を使用して含浸および硬化し、複合構造を直接形成します。先進的な複合材料として航空・宇宙分野の重要な構造材料となっており、自動車、船舶、建築、スポーツ用品、医療機器などの分野で幅広く使用されています。複合積層板の従来の理論では機械的特性の解析に対応できないため、国内外の学者が新しい理論と解析方法を確立しています。
三次元編組複合材料は、模造織複合材料の 1 つであり、編組技術によって織られた繊維編組布地 (三次元予備成形部品とも呼ばれます) によって強化されています。高い比強度、比弾性率、高い耐損傷性、破壊靱性、耐衝撃性、耐亀裂性、疲労性などの優れた特性を持っています。
三次元編組複合材料の開発は、一方向または二方向の強化材料から作られた複合材料の層間せん断強度が低く、耐衝撃性が低く、主要な耐荷重部品として使用できないためです。LR サンダースは、977 年に三次元編組技術を工学応用に導入しました。いわゆる 3D 編組技術は、長繊維と短繊維を一定のルールに従って空間に配置し、交絡させることによって得られる、ステッチのない三次元の完全な構造です。これにより、層間の問題が解消され、複合材料の耐損傷性が大幅に向上します。あらゆる種類の規則的な形状から特殊な形状の固体を製造することができ、構造体に多層一体の部材を織り込むなどの多機能を持たせることができます。現在、立体的な織り方は約 20 種類以上ありますが、一般的に使用されているのは 4 つです。
編み込み）、斜め織り（斜め編みまたはパッキング）
編み込み）、直交糸編み（直交編み）、経糸連動編みなどがあります。三次元ブレイディングには、二段階立体ブレイディング、四段階立体ブレイディング、多段階立体ブレイディングなど、さまざまな種類があります。
RTMプロセスの特徴
RTM プロセスの重要な開発方向は、大型コンポーネントの一体成形です。代表的なプロセスとしては、VARTM、LIGHT-RTM、SCRIMP があります。RTM 技術の研究と応用には多くの分野と技術が関係しており、世界で最も活発な複合材料の研究分野の 1 つです。彼の研究対象には、低粘度かつ高性能の樹脂系の調製、化学反応速度論およびレオロジー特性、ファイバープリフォームの製造と透過特性。成形プロセスのコンピュータシミュレーション技術。成形プロセスのオンライン監視技術。金型最適化設計技術;特別な薬剤を生体内に使用した新しいデバイスの開発;コスト分析手法など
RTM はその優れたプロセス性能により、船舶、軍事施設、国防工学、輸送、航空宇宙、民間産業で広く使用されています。その主な特徴は次のとおりです。
(1) さまざまな生産規模に応じた金型製作と材料選択における高い柔軟性、
設備変更にも柔軟に対応し、年間1000～20000個の製品生産が可能です。
(2) 複雑な部品を良好な表面品質と高い寸法精度で製造でき、大型部品の製造ではより明らかな利点があります。
（３）局部補強やサンドイッチ構造が容易に実現できる。強化材クラスの柔軟な調整
民間産業から航空宇宙産業までのさまざまな性能要件を満たすように設計されたタイプと構造。
(4) 繊維含有量は最大 60%。
(5) RTM 成形プロセスは密閉金型操作プロセスに属し、クリーンな作業環境と成形プロセス中のスチレン排出量が低くなります。
(6) RTM 成形プロセスには、原料システムに関する厳しい要件があり、強化された材料が樹脂の流れによる磨耗と浸透に対して優れた耐性を備えている必要があります。樹脂には、低粘度、高反応性、中温硬化、硬化時の発熱ピーク値が低く、浸出プロセスでの粘度が小さく、射出後すぐにゲル化できることが求められます。
(7) 低圧射出、一般射出圧力 <30psi(1PSI =68.95Pa)、FRP 金型（エポキシ金型、FRP 表面電鋳ニッケル金型などを含む）を使用可能、金型設計の自由度が高く、金型コストが低い。
(8) 製品の気孔率が低い。RTM法は、プリプレグ成形法と比較して、プリプレグの準備、輸送、保管、冷凍が不要で、煩雑な手動積層や真空袋プレス工程、熱処理時間も不要であり、操作が簡単です。
しかし、RTMプロセスは成形段階で樹脂と繊維を含浸させて成形するため、キャビティ内の繊維の流れや含浸プロセス、樹脂の硬化プロセスが最終製品の特性に大きく影響します。最終製品の特性が損なわれるため、プロセスが複雑になり制御不能になります。
投稿時間: 2021 年 12 月 31 日