复合材料具有优异的机械特性和重量轻的特点 - 这就是为什么他们越来越重要。从前，纤维增强塑料(FRP) 主要应用在航空航天领域 – 但是为了适应提高效率和优化资源的趋势，它们在汽车工业中的应用日益增长。使用轻型结构材料以达到法律所规定的效率水平，减少二氧化碳排放量是非常重要的。原因很清楚：更轻的汽车消耗更少的能源 - 这意味着更少的燃料。

为了在2030年实现整体目标，汽车制造商不得不提高其车辆中轻型材料的配额，从30%提高到70%以补偿由于电动动力系统和电池增加的车辆重量。这就是为什么由管理咨询顾问麦肯锡公司的一项研究预测，汽车供应和工厂工程部门将看到轻型结构材料制成的高强度钢、铝和碳纤维强塑料 (CFRP) 的年销售额大幅增加。根据原料价格的趋势，到2030年该收益很可能从700亿欧元增长到3000亿欧元以上。纤维复合材料的预测增长超过5%。

纤维复合材料因其高强度，重量比以及其刚性等性能，使其完美应用于汽车工业。采用碳纤维复合材料代替钢材，每个部件的重量可以减少30%。由于这些材料在汽车领域的使用越来越多及其产量的不断增加，因此目前的需求是提高制造过程的自动化，如RTM或湿成型模塑。越来越多的频次，模腔压力传感器用于监测保证制品过程的重复性和质量。这些使用传感器辅助生产的制造商，在碳纤维复合材料的制造过程中提前做到优化工艺，并在早期检测出次品 (甚至完全避免) 。

汽车工业领域的质量保证

使用HP-RTM (高压树脂传递模塑) 的发动机盖的生产过程可直接证明质量监控的重要性。为了最小化周期，在这个过程中使用了快速固化树脂。然而，这意味着必须更快速地注塑模具，所以这通常是在高压下完成的。模具的内压力可高达150 bar。

发动机盖在一个轿车上是相对较大和较重的组件，因此它有很大潜力通过使用轻型结构方式来减轻重量。发动机盖须面对苛刻的要求：其表面被分为A级，因此表面结构必须完美 – 不允许划痕或凹陷。同时必须保证发动机盖的机械特性。模腔压力传感器的过程监控使其能够识别生产过程中的误差，从而不会在有瑕疵的零件上进行下一步工艺。发动机盖的高成本生产和材料使早期识别误差成为关键。这个目标可以通过过程监控系统实现。为此，奇石乐模腔压力监控系统(ComoNeo)提供从传感器与连接技术到监控系统的完整测量链。

模腔压力测量保证HP-RTM过程的质量控制

压力曲线 –  ComoNeo过程监控系统能够可视化和评估 - 是工艺优化和生产监控的关键因素。压力曲线上如抽真空、注胶和固化等特性过程阶段 (见图1)。压力曲线中的异常显示发动机盖的生产错误(图2)。压力信号的捕捉和记录也确保制造组件可跟踪。因此，压力曲线是优化生产和保证质量的必需工具。

抽空模具是该过程的第一阶段。真空度和一致性是确保发动机盖没有气泡的关键因素。真空度太弱或不一致表明模具的密封功能不充分。这将导致模具中的空气比例很高，可能导致成品盖中夹杂空气。不抽空的模具可从压力曲线检测出来。放置在压力曲线上的监测窗口可自动检测出该效果，以便在注塑开始前停止 – 在生产质量不达标之前 。可获益：防止次品的高材料成本浪费 (见图2，曲线1)。

第二阶段包括注入树脂和固化混合物及清洁预制件。当树脂到达传感器的位置时，模腔压力开始不断升高。这显示了在树脂克服预制件的过滤层时流动阻力恒定增加。在注塑阶段压力信号的上升取决于预制件的渗透率。偏离正常的压力梯度可以说明，如在预制件组合物中或在个别层的方向差异，或在模具中的异物这类问题。在这里，特别监视窗口确保符合参考压力上升 (见图2，曲线2和3)。如果将评估结果追溯到混合物，则可重置注塑压力，参考曲线提供的偏差很小可以排除故障的预制件。

完整的模具注塑过程在第3阶段开始的时候，压力梯度在注塑完成后急剧增加。这可能会导致模具半开，因为大多数的组件很大且树脂不可压缩。该结果将视组件壁厚出现偏差或 - 最坏的情况 − 树脂可能会泄露。模腔压力信号的压力阈值可以快速检测的压力上升和向混合泵发送信号，以便从高注塑压力切换到相对低的保压 (见图1)。

HP-RTM过程的第四阶段和最后的阶段主要由固化的树脂固化剂系统组成。在这一点上，模腔压力曲线受周期性波动 (在某些情况下很大) 影响。这些主要受树脂及其固化特性的影响。然而，在一般情况下，模具的尖端和压力大幅下降表明树脂的体积开始收缩。这种“扭结”的时间很大程度上取决于所用的树脂，可得出树脂系统正确的混合比例结论。因此它是组件可重现性和质量的一个关键因素。这种“扭结”也可以同过监控窗口跟踪 (见图2，曲线4)。

总结

基于模腔压力测量的集成过程生产监测系统和一个过程监测系统可在最早阶段检测出次品，为精益生产和自动化铺平了道路。这种类型的监测也有助于早期的生产优化。其使用的例子包括仿真结果的验证，模具设计和确定最佳工艺设置。此外，质量测试是针对每个零件进行的，质量数据可自动记录。总之，集成过程监控的优势在提高成本效率和生产质量发挥了作用 – 为汽车行业生轻型材料的的制造商已受益于这些功能。

奇石乐是瑞士私营企业，在压力、力、扭矩和加速度等动态测量技术领域处于行业领先地位，其创新的传感器技术推动了汽车开发和工业自动化以及众多新兴行业的发展。