SMC/BMC成型工艺及其发展分析
纤维增强树脂基复合材料（玻璃钢，亦称FRP）可以用很多种不同的加工或成型工艺方法进一步制成各种结构、类型的最终产品，以满足不同的应用要求。这些方法大体有手糊成型法(Hand Layup)、喷射成型法(Spray up)、灌注成型法(RTM)、模压成型法(Compression
Molding，即SMC/BMC)、拉挤成型法(Pultusion)、缠绕成型法(Fw)、连续板成型法(含波瓦、平板等的连续成型)、热塑性片材成型法(含GMT和LFT)等等。由于手糊成型和喷射成型所需的初次投资非常小，而且特别适合多品种、小批量及大型制品的生产，因此，这两种工艺在复合材料工业中始终占据着重要地位。尤其在经济不发达的发展中国家，由于其具有便宜的劳动力，这两种工艺又可节省投资，因而更为广泛地被用于复合材料制品的生产。
而像模压成型工艺(现在人们基本上用SMC/BMC工艺的概念所取代) 是20世纪60年代在西德发展起来的一种机械化、自动化程度高，生产效率高，环境污染小的工艺，特别适用于生产批量比较大的玻璃钢制品，如浴缸、汽车零部件、水箱板等。在日本及欧美国家，用SMC/BMC工艺制造的FRP制品约占FRP总产量的30％；在美国，仅在汽车工业中每年消耗的SMC/BMC就达20万t以上，我国FRP工业的发展水平虽然与世界先进国家尚有一定的距离，但近年来SMC/BMC工艺也取得了一定程度的进展，用SMC/BMC工艺制造的玻璃钢制品的数量越来越多，用途也越来越广泛。
在欧洲SMC/BMC所占份额在40％左右，而在日本这种比例高达50％以上。SMC/BMC模压工艺之所以发展如此迅速，地位如此重要，其主要原因在于它特别适用于高精度、结构复杂、外观要求高、可满足不同应用要求的零件或制品的大规模生产，而且过程可实现机械化、自动化，产品质量的稳定性也就是可再现性非常高。
SMC/BMC模塑料由树脂糊（基体材料）和玻璃纤维（增强材料）两大部分组成。其中树脂糊由不饱和聚酯树脂及辅助剂（引发剂、交联剂及阻聚剂）、增稠剂、低收缩添加剂、填料、颜料、内脱模剂等组分构成。不饱和聚酯树脂、玻璃纤维和填料在SMC/BMC中占90％以上，是SMC/BMC的“三大员”。组成中的其他组分如化学增稠剂、内脱模剂、固化剂、低收缩(波纹)添加剂、着色剂、各种助剂等，虽然其用量在总组成中所占比例不大(个别除外)，但在系统中的作用却极为特殊，不可忽视。也就是说，可统称为添加剂的各种组分，对SMC/BMC的制备过程、制品成型及其最终性能都会产生重要的影响。尤其是在SMC/BMC发展到了非常成熟的今天，在SMC/BMC配方中，加入不同品种及用量的添加剂，对赋予SMC/BMC某些特殊的性能，改善制品的品质，扩大SMC/BMC的应用范围都起到十分重要的、有时是举足轻重的作用。
SMC和DMC的模压成型
SMC和DMC的模压成型：和压塑类似，用于团状不饱和聚酯塑料（DMC)和片状模塑料
（SMC)的成型工艺，填补了复合材料层压工艺和注塑之间的空白
工艺成本：模具费用（中），单件费用（低）典型产品：交通工具，建筑和电子通信产品等
产量适合：中-高批量皆可
质量：强度和精度较高
速度：成型速度快（2-5mins/周期）
适用材料
适合大多数热固性材料，如涤纶，环氧树脂和酚醛树脂等。热塑性材料如聚丙烯也适合此工
艺。
一些纤维添加剂和填充物会用来增加材料的强度和绝缘性。添加的纤维强化剂可以是玻璃，
芳族聚酰胺，碳或其他天然纤维材料（如黄麻纤维，棉花，亚麻和碎布等）。一般使用木屑
做填充物。
设计考虑因素
不同种类的纤维强化剂满足了不同产品的需求（如绝缘，减重和抗裂等)；
产品的拔模角不可小于0.5°；
壁厚被热固性材料的特性限制，控制在1-50mm（0.04-1.97in)之间，壁厚越大的热固性塑
料产品在生产中越容易胀裂；
工艺过程详解
如图所示，此工艺与压塑流程类似，然而不同的是压塑成品是薄壳状零件，而此工艺成品是
实心体块状零件
文章资源源自“意识夹”，由“云纭阁”整理发布成PDF档，仅供学习之用，请勿作为商业用途 步骤1：将SMC或DMC复合材料放在模具空腔内
文章资源源自“意识夹”，由“云纭阁”整理发布成PDF档，仅供学习之用，请勿作为商业用途步骤2：上半部分模具慢慢向模具腔内下沉，整个过程很稳定，确保了成品材料的均匀分
布，SMC或DMC复合材料此时大约115°C（239°F)，2-5分钟后，当温度达到150°C
（302°F）的时候，成型结束
步骤3：脱模
实例1：工厂实拍视频视频
文章资源源自“意识夹”，由“云纭阁”整理发布成PDF档，仅供学习之用，请勿作为商业用途实例2：9空圆环零件的制造过程
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复合材料的成型工艺
图1：热固性复合材料最基本的制备方法是手糊，通常包括将干层或半固化片层用手铺设到模具上，
形成一个积层。图中展示的是自由宇航公司的技术员（佛罗里达州墨尔本）正在通过手糊工艺
加工一个碳/环氧预浸料，将用于制造通用航空飞机部件。资料来源：自由宇航公司
在复合材料的加工成型过程中会使用一系列模具，用来给未成形的树脂及其纤维增强材料提供一个成型的平台。手糊（hand layup）成型是热固性复合材料最基本的制备方法，即通过人工将干层或半固化片层铺设到模具上，形成一个积层。铺层方式分为两种：一种称为干法铺层，是先铺层后将树脂浸润（例如，通过树脂渗透方式）到干铺层上的方式，另一种方式是湿法铺层，即先浸润树脂后铺层的顺序。
现在普遍使用的固化方式可以分为以下几种：最基本的是室温固化。不过，如果提高固化温度的话，固化进程也会相应加快。比如通过烤箱固化，或使用真空袋（vacuum bag）通过高压釜固化。如果采用高压釜固化的话，真空袋内通常会包含透气膜，被放置在经手糊的半成型制品上，再连接到高压釜上，等最终固化完成后再将真空袋撤去。在固化过程中，真空袋的作用是将产品密封在模具和真空袋之间，通过抽真空对产品均匀加压，将产品中汇总的气体排出，从而使产品更加密实、力学性能更好。 图2：热压釜独有的高温和高压条件使其成为完成热固性树脂零部件的固化的重要工具。控制软件的改进则能够帮助经营者提高35-40%的生产量。同时，一些新的树脂配方正在开发当中，将通过低压固化处理。图中是Helicomb国际公司（俄克拉荷马州塔尔萨）的一名操作人员正在使用高压釜进行固化处理。来源：Helicomb国际公司
许多高性能热固性零件都需要在高热高压的条件下完成固化。但是高压釜（Autoclaves）的设备成本和操作成本都较昂贵。采购高压釜设备的制造商通常会一次性固化一定数量的部件。对于高压釜的温度，压力，真空和惰性气体（inert atmosphere）等一系列参数，计算机系统能帮助实现远程甚至无人监控和检测，并最大限度地提高该技术的利用效率。
SMC复合材料介绍
SMC复合材料的主要成分是玻璃纤维增强树脂基体和填充物。玻璃纤维通常以短纤维的形式存在，不仅可以提供强度和刚度，还可以降低树脂的收缩。填充物可以增加材料的体积，提高强度和刚度。常见的填充物有高弹性模量填料和高热传导填料。
除了树脂基体和填充物，SMC复合材料还包括一些辅助成分，如增塑剂、硬化剂和颜料。增塑剂可以改变材料的硬度和弹性。硬化剂可以使树脂快速固化，并提供化学交联的强度。颜料可以为材料增加色彩，使其具有更好的装饰性。
SMC复合材料的制备过程首先是将树脂和填充物混合，然后通过热压模塑的方法进行成型。在模具中施加压力和温度，使树脂完全流动和固化，形成所需的形状。由于SMC复合材料具有良好的流动性，可以制备出复杂的形状和大尺寸的产品。
SMC复合材料的应用非常广泛。在汽车领域，它常用于制造车身、车顶和车门等外部构件，以及座椅、内饰和隔音材料等内部构件。由于SMC复合材料具有良好的抗冲击性和耐高温性，在汽车碰撞和高温环境下具有较好的性能。此外，SMC复合材料还可以制造卡车和公交车等重型汽车的外部构件。
在建筑领域，SMC复合材料常用于制造门窗框、墙板和屋顶等构件。由于它具有轻质、坚固和耐用的特点，可以减轻建筑物的重量，提高其抗震能力。此外，SMC复合材料还具有隔热和阻燃等性能，可以提高建筑物的能效和安全性。 在电气电子领域，SMC复合材料常用于制造电视机壳、冰箱门和洗衣机面板等电器外壳。由于它具有良好的电绝缘性和阻燃性，可以保护内部电子元件免受外部影响。
除了上述应用，SMC复合材料还可以用于制造风能叶片、船舶构件和体育器材等。由于它的重量轻、强度高和耐腐蚀性能好，可以满足不同领域的需求。
总之，SMC复合材料是一种具有高强度、高刚度和低重量的复合材料。它的应用范围广泛，可以用于汽车、建筑、电气电子和其他领域。随着技术的不断进步，SMC复合材料的性能和应用将得到进一步拓展。
