1.服务简介：

模压成型工艺具有成型周期短、生产效率高，生产全流程易于自动化实现等特点，适合大批量的零件生产。但是针对碳纤维增强聚醚醚酮、聚苯硫醚等高性能热塑性复合材料，其工艺温度最高达300-400℃，其模压工艺过程中料片升温的均匀性难以控制、加工工艺窗口窄、转移过程温度难以保持、成型压力不均匀等因素均易导致材料出现纤维褶皱扭曲、孔隙率高、贫胶等缺陷。

欧美国家已经积累了大量的经验并掌握了关键技术，实现了热塑性复合材料在航空航天、汽车、轨道交通等领域中的应用，国内在该领域的研究水平与国外尚有较大差距。国内科研院所及高校在研究聚醚醚酮、聚苯硫醚等热塑性复合材料零部件模压工艺时，通常是将料片加热到300-400℃高温后，使用夹钳进行人工转移至压机模压，这样的方式带来以下严重的弊端：人工转移高温熔融材料带来的安全隐患极大；人工转移熔融软化的料片无法实现在模具中的精确定位，加工一致性很差；人工转移料片过程无法控制料片热量损失，导致料片状态一致性差，模压质量无法控制和提高；复杂零件模压前需要通过夹具、抓手进行预折弯，人工操作无法解决该问题。

基于以上，针对热塑性复合材料模压工艺的研发，必须要使用自动化机器人系统配合技术攻关。通过耐高温机械抓手进行自动转移，实现料片的稳定转移，精确控温，准确定位，并在转移过程中通过工装夹具对板材进行预变形，从而可以更有效进行高性能热塑性复合材料的成型研究。此外，针对航空航天、汽车、轨道交通需求量大的特点，也急需实现其高效低成本自动化批量生产。研究院拥有基于机器人-红外加热炉-压机-后加工一体化制备碳纤维/聚醚醚酮、碳纤维/聚苯硫醚等热塑性结构专用中试线及配套检测设备，以及高效的热塑性零部件研究技术研发服务团队，团队多年来一直致力于先进热塑性结构制备及检测，通过系统研究料片加热温度、加热时间、转移时间，压机成型温度、成型压力、成型时间等参数与结构力学性能等的影响规律，掌握热塑性结构成型工艺-零部件内部微观结构-结构力学性能的关联机制，形成热塑复合材料结构的研制研究工艺。

2.服务内容：

本项目将开展热塑性零部件在模压成型过程关键技术研究以及设备自动化集成研究，项目拟规划零部件研究流程为：料片前处理、料片的自动抓取以及预热、料片软化状态下的快速转移、模具多轴向模压成型、零件出模下料以及零件机加后处理。

基于上述开发流程，本课题将开展热塑性零部件在模压成型过程中的变形与固化回弹机理研究，从关键工艺参数确定、工装夹具开发到设备集成，实现热塑性零部件的自动化生产，为航空航天、汽车、轨道交通对热塑性零部件的自动化研究技术奠定基础，具体内容如下：

（1）热塑性零部件在模压成型过程中的变形与固化回弹机理研究

针对热塑性板材在模压成型过程中的变形方式（层内剪切、层间滑移和面外弯曲等）、失效模式（分层、纤维褶皱和剪切变形等）及固化回弹开展理论机理研究，通过设计半球形和方盒形模具开展机理模型的实验验证，优化成型方式和过程，为模具开发及工装夹具设计提供指导。

（2）热塑性零部件的成型工艺参数研究

通过调节加热炉加热功率、加热时间、转移速率、模具温度、模压压力、滑块运动速率及顺序等参数，控制成型过程中基体树脂的结晶度、晶体结构、以及材料内部层内剪切、层间滑移和面外弯曲等纤维滑移方式，形成最佳工艺路线，得到高性能热塑性零部件。

（3）热塑性零部件的性能测试与评价

采用X射线衍射（XRD）、金相显微镜、超声C扫分别对角片的内部树脂结晶度、微观形貌、内部缺陷、纤维体积含量等参数进行表征，测试其相关力学性能，积累热塑性零部件相关测试数据，建立评价体系和数据库。

（4）热塑性零部件相关研究设备自动化集成

对热塑性零部件研究装置的各设备进行自动化集成、数字化控制、无线互联、全流程信息的智能管理系统开发及优化，为航空航天、汽车、轨道交通领域热塑性零部件的批量化低成本研究率先建立一条中试生产验证示范线。

3.适用范围：

碳纤维/聚醚醚酮、碳纤维/聚醚酮酮、碳纤维/聚苯硫醚等材料体系；热塑性零部件种类包含热塑性支架、热塑性防撞梁、热塑性框等。

4.服务流程：

第一阶段：签订合同两个月内完成热塑性零部件在模压成型过程中的变形与固化回弹机理研究。

第二阶段：签订合同三个月内完成热塑性零部件的成型工艺参数研究。

第三阶段：签订合同五个月内完成热塑性零部件的性能测试与评价。

第四阶段：签订合同六个月内完成热塑性零部件相关研究设备自动化集成。

5.收费标准：按照合同约定。