在上述提及的創(chuàng)新工藝之中，就包含所謂的熱壓+注塑一步成型工藝（overmoulding）。CCP與Engel公司的英國(guó)分公司合作，以此工藝為基礎(chǔ)，共同開(kāi)發(fā)出先進(jìn)復(fù)合材料制品的量產(chǎn)技術(shù)。雙方將熱壓成型工藝和注塑工藝合二為一，成就了這種一步到位的創(chuàng)新工藝。

 

 

　　“在此工藝中，我們用特制的烘箱對(duì)一種叫做有機(jī)板（Organosheet）的增強(qiáng)熱塑性板材進(jìn)行加熱。”Scott King表示說(shuō)，”對(duì)于“特制”二字，他特別解釋說(shuō)是指對(duì)紅外加熱烘箱在溫控和速控方面進(jìn)行了特別的設(shè)計(jì)。“隨后，高速多軸機(jī)械手臂將經(jīng)過(guò)加熱的有機(jī)板轉(zhuǎn)送進(jìn)入壓機(jī)設(shè)備。在壓機(jī)合攏進(jìn)行熱壓作業(yè)的同時(shí)，注塑設(shè)備同步將熔融狀態(tài)下的熱塑性樹(shù)脂注入。”通常狀況下，注入的熱塑性樹(shù)脂中還會(huì)混有短切纖維。“這是一種超快的一步成型工藝，只要部件的尺寸和幾何形狀合適，單件的生產(chǎn)時(shí)長(zhǎng)能夠控制在2分鐘以下。”

 

 

　　Scott King表示說(shuō)這項(xiàng)工藝在研發(fā)之初就遇到了一些挑戰(zhàn)，因?yàn)閬?lái)自航空和汽車(chē)兩方面的客戶(hù)在熱塑性樹(shù)脂的選擇方面產(chǎn)生了一些分歧。前者傾向于采用PEI、PPS和PEEK，而后者更愿意采用PA。“在實(shí)際研發(fā)過(guò)程中，我們最先嘗試了PEEK和PEKK。但僅僅一天之后，我們就放棄PEEK，轉(zhuǎn)向了PA。”PEEK在流動(dòng)性方面先天條件不足，這是其短板。而對(duì)于整個(gè)工藝流程而言，保證壓機(jī)各處熱量分布得恰到好處至關(guān)重要。考慮到這一點(diǎn)，采用PA在工藝操作方面顯得更加簡(jiǎn)便。

 

　　“因?yàn)閲?yán)格的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)機(jī)制，每一個(gè)經(jīng)由我們生產(chǎn)的部件都可以追溯其生產(chǎn)過(guò)程。”Scott King指出，“這意味著我們可以賦予每個(gè)部件一個(gè)出生證明，保證它們是用標(biāo)準(zhǔn)化的工藝生產(chǎn)出來(lái)的。”

 

　　King透露說(shuō)，這種熱壓+注塑一步成型工藝（overmoulding）給CCP公司帶來(lái)了設(shè)計(jì)生產(chǎn)方面極大地便利。

　　*強(qiáng)度高、剛度高；

　　*一體化成型既提高了剛度，又保證了良好的功能性和可組裝性；

　　*具備生產(chǎn)幾何形狀復(fù)雜部件的能力；

　　*極短的生產(chǎn)周期，單個(gè)部件生產(chǎn)時(shí)長(zhǎng)低至2分鐘；

　　*材料可選的范圍非常豐富；

　　*接合面接合完美，完全可以視為一體結(jié)構(gòu)；

　　*極大減少了工藝所需的步驟；

　　*產(chǎn)品極具視覺(jué)美感。

 

　　一步成型

 

　　上述列舉的種種優(yōu)勢(shì)，大都得益于“一步成型”。King表示說(shuō)：“此前，熱壓和注塑是分兩個(gè)步驟完成的。”

 

　　他進(jìn)一步解釋說(shuō)，在一步成型的工藝中，基層材料和表層材料之間可以實(shí)現(xiàn)更好的接合。“當(dāng)兩者都處于半熔融狀態(tài)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生分子間的相互擴(kuò)散。”King表示說(shuō)，“由此，我們將獲得更好的機(jī)械性能，同時(shí)接合處也將更富有視覺(jué)美感，側(cè)面不會(huì)有溢出，邊緣處干凈利落。盡管這并不影響部件的強(qiáng)度，但卻體現(xiàn)了對(duì)工藝精確掌控的能力。”King表示說(shuō)，CCP甚至可以在基層材料和表層材料中使用同一種聚合物基體（Polymer Matrix），而這一點(diǎn)在從前的兩步法時(shí)代是不可想象的。

 

　　至于有人認(rèn)為，若想要在PEEK的基層上再覆蓋一層PEEK材料，一步成型法難以實(shí)現(xiàn)。對(duì)此，King回應(yīng)說(shuō)：“這并非不可能。精準(zhǔn)控制速度和溫度至關(guān)重要。”

 

 

       左圖基層材料為單向碳纖維/PA，表層材料為PA

       中圖基層材料為玻纖織物/PEI，表層材料為PEI

       有圖基層材料為碳纖維織物/PEEK，表層該材料為PEEK

 

　　經(jīng)濟(jì)適用性

 

　　有人懷疑稱(chēng)，因?yàn)槟＞吖ぱb費(fèi)用昂貴，這項(xiàng)技術(shù)的使用成本將大大超出以往。對(duì)此，King回應(yīng)說(shuō)：“有人認(rèn)為，若以此法生產(chǎn)部件，成本足以飆升到四位數(shù)。但我們看待問(wèn)題不能如此片面，而必須從產(chǎn)品整個(gè)生命周期的角度考慮。它畢竟省去了部件組裝的環(huán)節(jié)，也不需要考慮很多種不同的材料和嵌入件（inserts），只需要把單一的部件送到組裝線(xiàn)上去。當(dāng)然我們還在研究如何進(jìn)一步降低這種工藝的生產(chǎn)成本。譬如說(shuō)，很多人揣測(cè)模具成本將高達(dá)12-14萬(wàn)美元，甚至更多。但事實(shí)是，同樣用于生產(chǎn)復(fù)雜幾何形狀的部件，我們能夠把這個(gè)數(shù)字降低到1.4-2.1萬(wàn)美元。不能不說(shuō)，我們?cè)谶@方面取得了不小的成績(jī)。”

 

　　King同時(shí)指出，在選擇材料并進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，成本和生產(chǎn)部件的總量是很重要的考慮因素。“比如說(shuō)，選擇使用頂針（ejector pins）會(huì)產(chǎn)生很多額外的開(kāi)銷(xiāo)，”King表示說(shuō)，“但卻可以滿(mǎn)足客戶(hù)的很多個(gè)性化的需求。這一點(diǎn)是我們一直引以為傲的。”

 

　　“我們具備在24小時(shí)內(nèi)生產(chǎn)1000-1500部件的能力。如果采用碳纖維/PPS的材料組合，部件的生產(chǎn)周期將小于60秒，甚至更短。”

 

　　另一方面，King也強(qiáng)調(diào)了設(shè)計(jì)和研發(fā)的重要性。“我們前后花了12周完成了從設(shè)計(jì)到部件生產(chǎn)的全部流程。我們想證明的是，從概念產(chǎn)生到商業(yè)量產(chǎn)不一定需要數(shù)年的研發(fā)周期，或許幾個(gè)星期就夠了。”