在现代工业制造领域，特别是航空航天、汽车及建筑等行业中，对大型高性能复合材料的需求日益增长。这些材料以其优异的机械性能、轻质高强以及耐腐蚀性等特点，成为关键部件的首选。树脂传递模塑（Resin Transfer Molding, RTM）工艺作为一种先进的复合材料成型技术，凭借其独特的优势，在大型高性能复合材料的制造中占据了重要地位。本文将详细介绍适合大型高性能复合材料的两种RTM工艺：真空辅助树脂传递模塑（Vacuum Assisted Resin Transfer Molding, VA-RTM）和轻质树脂传递模塑（Light-resin Transfer Molding, L-RTM）。
真空辅助树脂传递模塑（VA-RTM）
VA-RTM工艺是在传统RTM工艺基础上发展而来的一种创新技术，其核心在于利用真空泵等设备将模具内部抽成真空状态，使树脂在真空负压的作用下注入模具，实现对纤维预成型体的充分浸润，并最终在模具内固化成型。这种工艺的优势主要体现在以下几个方面：
1. 降低注射压力与变形
相比于传统RTM工艺，VA-RTM通过真空辅助显著降低了模具内部的注射压力。这一改进不仅减少了模具及纤维预成型体的变形，还降低了对设备及模具性能的要求，使得工艺更加适用于制造大型、复杂的复合材料制件。例如，在航空航天领域，泡沫夹心复合材料板等大型部件的制造，VA-RTM工艺展现出了显著的优势。
2. 提高浸润效果与制件质量
真空环境有助于树脂更均匀地浸润纤维预成型体，减少气泡的产生，从而提高制件的力学性能和质量。同时，由于树脂在真空负压下被吸入模具，使得树脂的流动更加可控，有助于实现精确的纤维体积分数分布，进一步提升制件的整体性能。
3. 降低成本与提高生产效率
VA-RTM工艺采用轻质模具材料，减少了模具的制造成本。此外，由于真空辅助降低了注射压力，使得工艺过程更加稳定，提高了生产效率。这些优势使得VA-RTM工艺在大型高性能复合材料的批量化生产中具有重要应用价值。
然而，VA-RTM工艺也存在一定的技术挑战。例如，在树脂流动过程中容易产生压力梯度，特别是在采用真空袋时，树脂流动前沿的压力松弛现象可能导致浸润不充分，从而产生气泡并降低产品力学性能。此外，模具的密封性对工艺过程的顺利进行至关重要，若密封性不足，将严重影响制件的质量。
轻质树脂传递模塑（L-RTM）
L-RTM工艺是在VA-RTM基础上进一步发展的新型技术，其主要特点在于采用半刚性的轻质模具材料作为上模，同时模具内部设计为双重密封结构，外部通过真空固定上模，内部则通过真空导入树脂。这种设计进一步降低了模具内部的压力及模具本身的制造成本，使得L-RTM工艺在制造大型复合材料制件方面更具优势。
1. 提高制件厚度均匀性与表面质量
由于L-RTM工艺采用了半刚性轻质模具材料，且模具内部为真空状态，使得制件在固化过程中能够保持更好的形状稳定性，从而提高了制件的厚度均匀性和表面质量。这对于制造表面质量要求较高的航空航天复合材料制件尤为重要。
2. 降低生产成本与材料浪费
L-RTM工艺中的上模采用半刚性材料，能够进行重复利用，避免了传统VA-RTM工艺中真空袋的浪费。此外，由于模具制造成本的降低，整体生产成本也得到了有效控制。
3. 树脂流动控制更加精细
L-RTM工艺通过优化模具流道设计，促进了树脂的均匀流动，减少了干斑、富脂等缺陷的产生。特别是对于形状复杂的三维制件，合理的流道设计能够显著提高制件的质量。
然而，L-RTM工艺同样面临一些技术难点。例如，上模材料的刚性选择对制件质量至关重要，若刚性不足易导致模具在抽真空过程中坍塌，从而影响制件的厚度均匀性和表面质量。此外，模具的密封性也是影响工艺成功的关键因素之一。
VA-RTM和L-RTM作为适合大型高性能复合材料的两种RTM工艺，各自具有独特的优势和应用场景。VA-RTM通过真空辅助降低了注射压力与变形，提高了浸润效果与制件质量，适用于制造大型、复杂的复合材料制件。而L-RTM则在VA-RTM的基础上进一步优化了模具设计，降低了生产成本，提高了制件厚度均匀性与表面质量，特别适用于制造表面质量要求较高的航空航天复合材料制件。随着技术的不断进步和工艺的优化，这两种RTM工艺将在更广泛的领域发挥重要作用，推动复合材料工业向更高水平发展。
