基于多種原因，單向纖維和預(yù)成型件的注塑包覆成型是一項(xiàng)具有吸引力的工藝，它快速、一致性和可重復(fù)性好，使用一臺(tái)編程和控制方便且相對(duì)容易獲得的機(jī)器，即可完成這項(xiàng)工藝操作。

    然而，注塑成型的缺點(diǎn)是，所用模具通常非常昂貴，比模壓成型的模具更貴。

    此外，包覆成型要求將復(fù)合材料包封在模具中，而且如果部件較大，則意味著需要更大型的模具。所有這些加起來(lái)，使得復(fù)合材料包覆成型的成本可能會(huì)超過(guò)它的效益。

    為解決這一特殊的包覆成型難題，美國(guó)Fibrtec公司CEO Robert Davies開發(fā)了一種有趣的解決方案，其系統(tǒng)采用了他自己設(shè)計(jì)的混合的注塑/模壓包覆成型工藝，這樣，就可以將注塑成型的較小部件或嵌件與模壓成型的較大部件結(jié)合在一起。

    Davies的解決方案涉及圍繞一個(gè)注塑成型的部件進(jìn)行模壓成型，而不是圍繞一個(gè)復(fù)合材料的預(yù)成型件進(jìn)行注塑成型。

    Fibrtec決定要做的是，注塑成型凸臺(tái)、特征、肋骨和其他一些東西，然后將它們定位擺放到模壓成型的模具中，同樣是在此模壓模具中，層壓材料將得到固結(jié)。

    利用Fibrtec的工藝技術(shù)，可以采用熱塑性樹脂、較低成本的模具和傳統(tǒng)的注塑機(jī)，離線注塑成型出肋、凸臺(tái)和類似的特征，然后與預(yù)成型件一起，由機(jī)器人將它們自動(dòng)放入模壓模具中。

    “你可以以相當(dāng)?shù)偷某杀究焖俚刂圃斐鲇糜谀翰考那都?rdquo;Davies說(shuō)，“但是，將預(yù)成型件與嵌入的注塑成型特征一起放入模壓模具中，這才是重點(diǎn)。”

    Fibrtec典型的熱塑性模壓成型工藝采用的預(yù)成型件由其Fibrflex熱塑性絲束預(yù)浸帶制成，同時(shí)還采用了一副加熱的模壓模具。

    Fibrflex由涂覆了樹脂的單個(gè)編織絲束構(gòu)成，先將其切成模具的一般形狀，然后成形出預(yù)成型件。

    在此注塑/模壓包覆成型工藝中，將注塑成型的特征放入模壓模具的孔或槽中，以作為精確標(biāo)引，然后將由Fibrflex織物制成的預(yù)成型件放入模具中，加熱到工藝溫度并施壓。稍等片刻（根據(jù)應(yīng)用的不同，通常是幾秒到幾分鐘），部件即冷卻然后被頂出。

    由于制造嵌件的樹脂與復(fù)合材料中的基體樹脂相同，所以，當(dāng)它們?nèi)廴诓褐圃谝黄饡r(shí)，就會(huì)非常均勻。

    至于樹脂系統(tǒng)，F(xiàn)ibrtec為該工藝而使用過(guò)PEEK、PC/ABS和PA6。

    對(duì)于包覆成型的注塑件，通常需要更大更專用的注塑機(jī)，以便將整個(gè)復(fù)合材料的套件包封起來(lái)。但Davies的方法，卻允許在小而便宜的機(jī)器上注塑成型嵌件，所用機(jī)器的成本只占大型專用注塑機(jī)的一小部分。

    此外，可以在注塑模具中對(duì)凸臺(tái)、肋等特征進(jìn)行分組，允許在每一注塑循環(huán)中創(chuàng)造出多個(gè)部件，既可以是多個(gè)同樣的部件，也可以是一組部件。

    Davies介紹說(shuō)，對(duì)于較小的嵌件，每分鐘可以注塑多次，而要在大型專用機(jī)器上注塑成型整個(gè)部件，僅一個(gè)部件可能就要花費(fèi)幾分鐘的時(shí)間。

    因此，對(duì)于較大的部件而言，這項(xiàng)工藝很有意義。該方法允許使用注塑成型來(lái)達(dá)到最佳效果，即在小型廉價(jià)的機(jī)器上制造出小的、高度精細(xì)的和離散的特征，而實(shí)際的包覆成型是在模壓過(guò)程中以某種方式實(shí)現(xiàn)的，它充分利用了模壓的優(yōu)勢(shì)——固結(jié)。

    Davies說(shuō)，他于2008年最初開發(fā)這項(xiàng)工藝時(shí)采用的是碳纖維和PA6，制造了筆記本電腦外殼。當(dāng)時(shí)客戶的最初設(shè)計(jì)是完全采用注塑成型的部件，但技術(shù)服務(wù)的現(xiàn)場(chǎng)工作，卻需要一個(gè)更耐用的電腦外殼，這使得Fibrtec的模壓包覆成型解決方案應(yīng)運(yùn)而生。

    然而，對(duì)于該項(xiàng)目，一個(gè)值得關(guān)注的問題是，由于該部件中集成有電子組件，導(dǎo)致不能重新配置外殼，使得復(fù)合材料必須適應(yīng)原來(lái)的外殼設(shè)計(jì)并包含有注塑成型的特征。

該筆記本電腦外殼擁有注塑成型的周邊（上），它在模壓成型中與采用Fibrtec的Fibrflex熱塑性碳纖維絲束預(yù)浸帶制成的預(yù)成型件固結(jié)在一起，形成一個(gè)完整的外殼（下）。該筆記本電腦另一部分的附加小特征在模具的中央成型出來(lái)，以充分利用模具（圖片來(lái)自Fibrtec）
 

    針對(duì)筆記本電腦項(xiàng)目，F(xiàn)ibrtec采用了兩副模具來(lái)注塑成型一些特征，比如螺釘凸臺(tái)和其他較小的功能。這些部件在被切除流道后，與之后模壓成型的復(fù)合材料疊層進(jìn)行配套。

 

    另一副模具用于成型LCD背面的周邊部分。周邊部分被成型為一個(gè)整體，擁有在模具中央成型的附加小特征，以充分利用模具。

    切除這些附加特征的流道，并在模壓成型前將其配套好。然后，注塑成型的嵌件與層壓材料一起在模壓模具中固結(jié)為一體。據(jù)說(shuō)，該筆記本電腦成功地經(jīng)受了長(zhǎng)達(dá)6英尺的6軸跌落試驗(yàn)。

    與傳統(tǒng)的注塑包覆成型相比，F(xiàn)ibrtec的注塑/模壓復(fù)合材料包覆成型工藝提供了顯著的優(yōu)勢(shì)，包括：縮短了循環(huán)時(shí)間，降低了模具成本，增強(qiáng)了可訂制性，減少了廢品以及改善了性能。Fibrtec還表示，兩種材料之間的焊接質(zhì)量與注塑包覆成型的一樣好或者更好。

    其他優(yōu)勢(shì)包括：能夠有選擇性地將增強(qiáng)材料放到所需要的地方，最大程度地減少對(duì)成本的影響以及廢品率。在注塑成型步驟完成后，注塑成型的流道可以保留在嵌件組成上，并作為模壓包覆成型步驟的附加材料，來(lái)創(chuàng)造一個(gè)“功能表面”，或者說(shuō)，流道可以成型出肋。

    Fibrtec還將此工藝用于軍事領(lǐng)域，比如，用來(lái)制造美軍使用的25mm榴彈發(fā)射器——XM25反遮蔽目標(biāo)交戰(zhàn)（CDTE）系統(tǒng)的側(cè)蓋，在此應(yīng)用中，復(fù)合材料的基體以及部件中的嵌件都采用的是PEEK樹脂。

    該公司還利用該工藝制造一種簡(jiǎn)易的爆炸裝置（IED）探測(cè)器，采用PA6作為樹脂系統(tǒng)。

    一種金屬制成的手持探地雷達(dá)系統(tǒng)重約16磅，而采用Fibrtec的注塑/模壓包覆成型工藝，則生產(chǎn)出了6～7磅重的復(fù)合材料替代品。