采用RTM工艺使成型成本降至1/5～1/7

metal

不使用热压罐

　　原来的制造方法因层叠预浸料需要花费人力，而且使用热压罐的固化时间较长，所以成本较高。因此，研究人员为降低成本而省去了层叠工序及热压罐固化工序，改进了成型工艺。

　　改进的成形工艺主要有两种，一种是为成型飞机部件等不需要入炉的大型部件而开发的VaRTM（真空辅助树脂传递模塑），另一种就是RTM（图2）。VaRTM是在模具内层叠碳纤维，以薄膜袋包覆模具后进行真空处理，这一点与预浸料的成型相似。但该方法不使用热压罐，而是利用真空负压使树脂浸渍在纤维中，然后对模具加热使其固化。

图2　VaRTM（Vacume assisted RTM）与RTM（丰田的比较）

RTM工艺以上下模具夹住预成型坯（将纤维片层叠后按最终形状赋形并临时焊接），然后向模具内注入树脂并使其固化。

　　富士重工业2011年发售的400辆限量车型“翼豹WRX STItS”的车顶就使用了VaRTM工艺〔图3（a）〕。据该公司介绍，在小批量生产时，因不需要制造模具，所以模具费用低于RTM。

图3　富士重工业的“翼豹WRX STI tS”的车顶

（a）采用东丽的VaRTM工艺成型，车顶的重量减轻到了5kg。（b）前后夹住树脂垫圈以螺钉固定，左右螺母部分进行了阳离子电沉积涂装

翼豹WRX STItS的车顶重叠了4层将纤维织成格子状的“平织”片材并注入了树脂。对模具加热30分钟左右使其固化后，再进行热处理后工序，最后进行涂装。该部件由东丽负责成型，碳纤维使用了名为“T300”的拉伸强度达到3.5GPa的通用产品，纤维为将3000根纤维丝扎成一束的“3k”产品。

　　车顶的刚性非常重要。碳纤维单体的弯曲刚性较高，但CFRP由于改变了纤维的方向并将其层叠在一起，所地会导致某个方向的刚性降低。为此，相对于铁（Fe）制车顶的厚度为0.7mm，CFRP车顶的厚度却达到了1.6mm，为前者的两倍以上，由此来确保刚性。而质量则由10kg减至6kg（车顶本身为5kg），减轻了4kg。

　　车顶以粘合方式及螺钉来固定在车身上，前后和左右均有8个螺钉固定。改进点是，为了防止Fe与CFRP的接触部发生电解腐蚀，采取了用聚氨酯垫圈来绝缘、使用不锈钢螺钉、以及对嵌入件施以阳离子电沉积涂装等措施〔图3（b）〕。