短切預浸料模塑復合材料（Chopped prepreg molding compound，CPMC）是一種較新的材料形式，類似于用短切的樹脂浸漬絲束制成的模塑復合材料，它為設計和加工工程師提供了多種好處，包括樹脂選擇的靈活性、可變的切屑寬度和長度。而且，可以在模制之前將切碎的預浸料坯預成型，以輔助制造并優化結構性能。

切碎的預浸料可以片狀模塑料（Sheet Molding Compound， SMC）的形式卷成卷墊，而塊狀模塑料（Bulk Molding Compounds， BMC）則以松散的形式提供。

片狀模塑復合材料形式的短切預浸料減少了類似于各向同性預浸料疊層的墊子所需的過程勞動，而散裝形式的短切預浸料不僅在設計預浸料時提供了更多選擇形式的結構性能，而且也消除了材料浪費。

2.1 零件制造要求

短切預浸料的成型通常在等溫溫度下匹配的金屬模具中進行。與預浸料熱壓成型相反，匹配的金屬模具在組件兩側提供尺寸控制的表面。當纖維和樹脂作為一個整體運動時，向模塑料施加壓力是成型預浸料基短切模塑料的關鍵。如果樹脂太薄而不能使纖維移動，太厚樹脂無法流動，則會在模具中填充模塑料時出現問題，導致零件質量不佳。

成型前樹脂的化學增稠和熱增稠用于獲得成型化合物的優選樹脂粘度。預浸料制造商可以進行化學增稠，同時也可以通過零件的模具或預浸料制造商進行熱增稠。脫模過程中，預制件安裝時間、零件厚度和零件強度（Tg敏感性）等特性可能會影響成型溫度。較低的固化溫度有助于工藝的重復性，但在所有情況下都需要額外的壓制時間。工藝工程師還必須考慮保質期、放熱反應和固化程度。

2.2 結構與設計

傳統的模塑化合物用于非結構件。然而，由于采用了更先進的纖維、先進的樹脂系統、改進的纖維潤濕、精確的樹脂控制和定制的切屑尺寸，基于預浸料的模塑料的技術得到了發展。下表1列出了可從短切預浸料中獲得的纖維/樹脂的不同組合。

此外，這些材料提供了更高的結構性能，因為它們能夠很容易地被塑造成肋板和角撐板。在使用結構模塑料設計零件時，需要考慮以下因素：

• 預制件裝料設計（3D裝料模式類似于預浸料疊層）；

• 零件形狀、配合和功能要求；

• 模具設計（確定裝料量、流動方式以及移除零件的方法）；

• 候選設計對生產成本的影響（復雜性會影響人工和產量）。

CPMC是鋁和連續纖維預浸料的一種經濟高效的替代品。它可以用來創建類似于現有鋁零件的三維形狀。用連續預浸料材料制作這些模板并不容易。此外，CPMC與連續纖維預浸料具有很好的競爭性，當零件具有諸如連接孔等缺陷時。與連續纖維復合材料相比，孔洞等缺陷對CPMC的影響要小得多。

采用相同的碳纖維/環氧樹脂預浸料，分別加工成CPMC和層壓板，表2比較了孔結構對準各向同性CFP產品和CPMC的影響。

從圖2中可以看出，短切預浸料固有的缺陷降低了孔、熱量和濕等其他缺陷的影響。從表2可以看出，模塑料的性能命中率約為20％，預浸料的性能命中率則超過45％。根據當前的設計規則，對預浸料和模塑料應采用相同的降低因子，具有更低擊倒系數的CPMC為這種材料形式提供了更多選擇。

當以碳纖維復合材料1：1替代鋁時，碳纖維復合材料可將重量減輕45％。此外，將CPMC形成結構件更為容易，且消除了鋁零件發生的電反應問題。除了減輕重量和電流反應的好處外，用鋁代替碳CPMC還可以改善疲勞性能和射線透過性。

一些CPMC材料結構件

綜上所述，CPMC作為一種新材料，在某些應用中比鋁和連續纖維預浸料具有引人注目的優勢。對于鋁，CPMC憑借其3D成型功能提供了更直接的轉換。當在主要結構應用中采用復合材料時，需要用能避免與碳纖維發生電反應的材料代替鋁界面組件。高度的結構要求和3D幾何形狀使CPMC成為滿足這些要求的合適材料。