用于形成成形的预成型物的方法.pdf

本发明揭示用于在树脂灌注之前使干燥预成型物材料成形的方法。待成形的起始材料为干燥纤维材料的预成型物坯料(例如扁平薄片)。所述成形工艺为真空成型工艺，其依赖控制真空压力和变形速度产生具有三维配置的成形的预成型物。本文所述的成形工艺的目的为使自动化工艺能够替代常规手工铺叠操作。

1.  一种用于使纤维预成型物成形的方法，其包含：
(a)提供实质上扁平的纤维预成型物，所述纤维预成型物包含由树脂粘合剂相互粘结的纤维材料的组合件；
(b)提供柔性上隔膜和柔性下隔膜，所述隔膜由弹性材料形成且为不透气的；
(c)提供其中安置有模具的外壳，所述模具有非平面的模制表面；
(d)通过在所述隔膜之间形成密封凹穴，以气密式方式将所述纤维预成型物固持在所述上隔膜与所述下隔膜之间；
(e)将其间具有所述预成型物的所述隔膜安置于所述外壳之上，以便界定由所述下隔膜和所述外壳所限定的密封腔室，且使得所述下隔膜安置于所述模制表面之上；
(f)从所述隔膜之间去除空气，以建立低于950毫巴且低于所述外壳中的压力的真空压力；
(g)加热所述纤维预成型物到高于所述树脂粘合剂的软化点的温度；
(h)通过在维持加热的同时以1毫巴/15分钟或更快的速率去除空气直到达到950毫巴或低于950毫巴的真空压力，在所述下隔膜与所述外壳之间的密封腔室内部形成真空，由此将其间具有所述预成型物的所述隔膜拉向所述模制表面，且最终贴合到所述模制表面上，借此形成成形的预成型物；
(i)使所述隔膜之间的真空压力降低到10毫巴或低于10毫巴；
(j)使所述成形的预成型物冷却到低于所述树脂粘合剂的软化温度的温度；
(k)解除所述隔膜之间的真空；
(l)从所述经冷却的预成型物去除所述上隔膜，同时维持所述下隔膜与所述外壳之间的所述密封腔室内部的真空；以及
(m)从所述下隔膜去除所述经冷却的成形的预成型物。

2.  根据权利要求1所述的方法，其中进行加热步骤(g)直到所述树脂粘合剂的粘度在低于1.0×10⁸m·Pa范围内。

3.  根据权利要求1或2所述的方法，其中所述纤维预成型物中的树脂粘合剂的总量以 所述纤维预成型物的总重量计为0.5重量％到10重量％。

4.  根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其进一步包含在步骤(d)之前，根据图案切削加工所述实质上扁平的纤维预成型物。

5.  根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述纤维预成型物包含多个以堆叠配置铺叠的纤维层，且向每一纤维层的至少一个表面施加所述树脂粘合剂。

6.  根据权利要求5所述的方法，其中所述纤维层为织物层、带层或丝束层。

7.  根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述树脂粘合剂包含热塑性组分或热固性组分或二者。

8.  根据权利要求7所述的方法，其中所述树脂粘合剂包含热塑性组分和热固性组分，且热塑性组分包含聚芳基砜聚合物且所述热固性组分包含一或多种环氧树脂。

9.  根据权利要求8所述的方法，其中所述聚芳基砜聚合物为具有末端胺基团的聚醚砜(PES)与聚醚醚砜(PEES)的共聚物。

10.  根据权利要求1到7中任一权利要求所述的方法，其中所述树脂粘合剂包含选自以下各项的热塑性聚合物：聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚氨酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯、聚芳族物、聚酯酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚芳酰胺、聚芳酯、聚丙烯酸酯、聚(酯)碳酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯)、聚砜、其共聚物以及组合。

11.  根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述树脂粘合剂呈粉末、液体、糊状物或膜形式。

12.  根据权利要求1到9中任一权利要求所述的方法，其中所述树脂粘合剂呈聚合物纤维形式，所述聚合物纤维为热塑性纤维与热固性纤维的混合物，或为由热塑性聚合物与热固性聚合物的掺合物形成的纤维。

13.  根据权利要求1到9中任一权利要求所述的方法，其中所述树脂粘合剂呈聚合物纤维形式，所述聚合物纤维由热塑性聚合物与热固性聚合物的掺合物形成。

14.  根据权利要求1到7中任一权利要求所述的方法，其中所述树脂粘合剂呈包含随机配置的聚合物纤维的非编织网纱形式，所述随机配置的聚合物纤维由选自热塑性聚合物、热固性聚合物以及其组合的一或多种聚合物形成。

15.  根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述纤维材料包含选自以下各项的材料的纤维：芳族聚酰胺、高模量聚乙烯(PE)、聚酯、聚-对-亚苯基-苯并二恶唑(PBO)、碳、玻璃、石英、氧化铝、氧化锆、碳化硅以及其组合。

16.  一种成形的预成型物，其通过根据权利要求1到15中任一权利要求所述的方法制造。

17.  一种制造复合部件的方法，其包含：
用可固化液体树脂灌注通过根据权利要求1到15中任一权利要求所述的方法制造的成形的预成型物；以及
使所述树脂灌注的预成型物固化。

18.  根据权利要求17所述的方法，其中所述可固化液体树脂包含至少一种热固性树脂。

用于形成成形的预成型物的方法
背景技术
近年来，在如航空太空与汽车工业中使用纤维增强的聚合物复合材料已变得愈加盛行。这些复合材料在恶劣环境中展示高强度以及抗腐蚀特性。另外，当与由金属建构的类似部件相比时，这些材料的轻质特性尤其有利。
纤维增强的聚合物复合材料在传统上由预浸体制造，所述预浸体由用如环氧树脂的可固化基质树脂浸渍纤维形成。预浸体中的树脂含量相对较高，通常为20重量％到50重量％。多层片预浸体可切割成适于铺叠的尺寸，接着随后组装并且在模制工具中成形。在预浸体无法容易地调适成模制工具的形状的情况下，可对预浸体加热以使其逐渐变形成模制表面的形状。
最近，纤维增强的聚合物复合材料通过使用液体模制工艺制造，所述工艺涉及树脂灌注技术，其包括树脂转注模制(Resin Transfer Molding；RTM)、液体树脂灌注(Liquid Resin Infusion；LRI)、真空辅助树脂转注模制(Vacuum Assisted Resin Transfer Molding；VARTM)、柔性模具树脂灌注(Resin Infusion with Flexible Tooling；RIFT)、真空辅助树脂灌注(Vacuum Assisted Resin Infusion；VARI)、树脂膜灌注(Resin Film Infusion；RFI)、受控大气压树脂灌注(Controlled Atmospheric Pressure Resin Infusion；CAPRI)、VAP(真空辅助工艺)、单线注入(Single Line Injection；SLI)和恒压灌注(Constant Pressure Infusion；CPI)以及其它技术。在树脂灌注工艺中，首先将干燥粘合纤维配置在模中作为预成型物，随后直接原位注入或灌注液体基质树脂。如本文中所用，术语“经粘合的”意谓已施加粘合剂。预成型物通常由一或多层(例如层片)以堆叠配置组装的干燥纤维材料组成，其中在树脂灌注之前，通常使用粉末、网纱或膜粘合剂来维持所要的几何形状。在树脂灌注之后，根据固化循环固化用树脂灌注的预成型物以提供最终复合物品。树脂灌注不仅用于制造形状复杂的小部件，而且现亦用于制造飞机的大部件，如整个机翼。
在树脂灌注中，制造打算用树脂灌注的预成型物为关键要素-预成型物在本质上为等候树脂的结构部件。过去通常使用手工铺叠来形成具有精细的几何形状的复合预成型物。然而，此被视为具有在部件之间存在变化的高风险的费时操作。因此，仍需要改良干燥纤维预成型物的制造以供后续树脂灌注。
发明内容
本发明涉及在树脂灌注之前干燥预成型物材料的成形。待成形的起始材料为干燥、粘合、纤维材料的预成型物坯料(例如扁平薄片)。所述成形工艺为真空成型工艺，其依赖于控制真空压力和变形速度来产生具有三维配置的成形的预成型物。本文所述的成形工艺的目的为使高度可控的工艺能够替代常规的手工铺叠操作。
附图说明
图1A到1D说明根据一实施例用于使扁平预成型物成形的真空成型工艺。
图2A到2C说明经中间切削加工步骤制造成形的预成型物的方法。
图3展示根据一个实例含有用于使预成型物成形的模的模具外壳。
图4说明用于形成具有L形横截面的预成型物的装置。
图5展示通过实施图4中所说明的装置所制造的表示纵梁部分的成形的预成型物。
具体实施方式
待成形的预成型物坯料为由多个以堆叠配置组装的纤维层(或层片)构成的扁平薄片。通过使用粘合剂粘结使预成型物的纤维层固持在适当位置(亦即“稳定”)以维持对齐且稳定的纤维层。通过使用粘合剂，在储存、运输和处理期间，可防止干燥纤维材料磨损或扯断。此外，基质树脂的注入或灌注可能需要加压注入，其可能造成纤维的局部位移或预成型物不稳定。因此，在此加压注入期间，粘合剂将纤维固持在适当位置。
本文所用的术语“稳定”或“稳定的”意谓多片、多层或多层片的纤维层或织物的稳定，使得其可被成形或变形而不磨损、拆散、扯断、弯折、起皱或以其它方式降低纤维层或织物的完整性。
真空成型工艺
真空成型工艺涉及双隔膜装置，所述装置包括上隔膜与下隔膜，所述隔膜置放于模具外壳之上(参见图1A)。模具加工腔室含有单个(如图所示)或多个具有表示最终结构所要的形状的三维非平面表面的模。另外，模具外壳经真空装置(例如真空泵)连接到真空源。所述隔膜为柔性的且可为如橡胶、聚硅氧、尼龙的材料或断裂伸长率(elongation to failure)在100％以上的类似材料的弹性或非弹性可变形薄片。作为初始步骤，将扁平的预成型物置放于所述柔性薄片之间。每一隔膜附接到框上以经受支撑的周边维持所要的隔膜形状。
接着将其间具有预成型物的隔膜置于模具外壳上(图1B)。经机械夹钳机构将隔膜框密封到模具外壳，以便形成由下隔膜和模具外壳所限定的气密式密封腔室，且在隔膜之间界定密封的凹穴。经阀连接将隔膜之间的密封凹穴连接到合适的真空构件。然后，将隔膜之间的密封腔穴部分抽空以去除空气。在此阶段，预成型物被紧紧固持在隔膜之间。
在隔膜之间施加真空压力，以达成预成型物中的纤维层片的稳定性，以确保层片之间固结，且避免在成形期间纤维材料的不良变形或起皱。此外，在隔膜之间选择性地施加真空度以便在维持适当预成型物稳定性的同时达成纤维材料的可控层间剪切。最重要的是使预成型物稳定，以便在高温下维持良好的纤维对齐和均一的层片厚度。合适的真空压力平衡了预成型物的稳定性和使预成型物变形成所要形状的能力。在一个实施例中，隔膜之间的真空压力被设定成低于1个大气压，优选低于800毫巴，例如500毫巴。
如本文中所用，术语“真空压力”包括低于1个大气压(或低于1013毫巴)的真空压力。
然后，进行加热以使预成型物中的粘合剂能够软化。例如可通过将隔膜和模具外壳的组合件置放于烘箱中，或通过使用红外线加热灯阵列或加热垫进行加热。预成型物中的粘合剂在环境温度(20℃到25℃)下呈固相，一经加热即软化并且允许纤维层片成型。成型温度由预成型物中纤维材料层片之间的粘合剂的粘度指示。优化粘合剂的粘度以降低预成型物中的剪应力，从而允许所述层片移动而不产生纤维变形和/或皱褶。适合本文的目的的粘合剂含有热固性树脂和热固性树脂的掺合物，且可占低于预成型物质量的20％，优选低于预成型物质量的10％，更佳在预成型物质量的2％到6％范围内。在某些实施例中，粘合剂组合物含有充足的热塑性内含物以使得能够在高温下成功变形，且可以粉末形式传递。最低变形温度为使粘合剂软化成熔融状态从而允许纤维预成型物层片变形的温度。在此阶段的优选粘合剂粘度可低于100,000,000m·Pa，优选低于10,000,000m·Pa，更佳低于3,000,000m·Pa。一旦预成型物已经达到最优变形温度，即以1毫巴/15分钟或更快的预定速率将模具外壳抽空，直到外壳已达到低于980毫巴绝对压力但低于模具外壳中的真空压力，更佳地低于900毫巴绝对压力且理想地低于850毫巴绝对压力的所要真空度，在整个变形时间内维持加热。当模具外壳抽空时，其间夹有预成型物的隔膜经拉向模，且与模表面的形状贴合。
当达到模具外壳所要的真空度时，将隔膜之间的真空压力降低到低于模具外壳之间的真空度的真空度，以确保预成型物的完全压实。此也使操作员能调整预成型物的压实，且从而调整预成型物的处理和渗透率特征。此时，冷却预成型物。
接着将成形的预成型物冷却到低于粘合剂的软化温度。此时，预成型物中的粘合剂 重新变硬，且预成型物保持其新形成的几何形状。当达到冷却温度时，通过通入大气来解除隔膜之间的真空，上隔膜从下隔膜抬离，且去除成形的预成型物(图1D)。接着向模具外壳中重新引入空气，且准备重复真空成型工艺。所去除的预成型物将保持其所要的形状以供后续树脂灌注。
上述双隔膜配置通过使得能够在隔膜之间设定降低的压实压力，借此由于摩擦力较低而提高相邻层片相互跨越的迁移率，从而有助于纤维预成型物的变形。两层隔膜之间的减压也使摩擦接触力最小，以使得隔膜可独立于预成型物进行拉伸。在本文所披露的真空成型工艺中，在变形之后，一旦在模具外壳中已经施加完全真空度，即可完全压实成所要的半径形状。能够控制成型中的压实程度、成型速率和粘合剂的剪切行为使得半径几何形状得到改良。
上述真空成型工艺不需要具有匹配的上下模制部件的复杂模具。取而代之，真空成型工艺依赖于控制真空压力、温度和变形速度。隔膜之间和模具外壳中的真空率可以被优化以避免形成过多的皱褶、纤维变形和控制半径厚度。
常规地，对结构部件进行固化后切削加工，以达成最终部件的几何形状。一般使用八轴铣床进行此类操作。因为制造工艺的此阶段为待执行的最后加工步骤中的一者，所以其呈现高风险。在此阶段期间所造成的损害会导致所述部件被废弃。此外，所述操作一般也是非常费时的。
因此，可通过在制造预成型物坯料之后但在经上述真空成型工艺成形之前包含切削加工步骤来进一步优化成形的预成型物的制造。由此确保可以自动化方式进行高效且简单的切削加工，而非在进行固化后切削加工的情况下在复杂机器中对三维预成型物进行复杂的程式化和安置。此切削加工步骤可经由将扁平的预成型物坯料预固结成对于稳定和边缘质量所需的压实程度来实现。
图2A到2C说明用于制造成形的预成型物的方法，所述方法具有中间切削加工步骤。参看图2A，通过铺叠多个纤维层来制造预成型物材料(亦即预成型物坯料)的大扁平薄片，所述纤维层在铺设时固结或随后压实或固结。接着通过切削加工将预成型物薄片切割成所要的图案，参见图2B。参看图2C，接着经上述真空成型工艺使被图案化的薄片成形，产生非平面的三维配置，例如具有L形横截面的结构。成形的预成型物的最终几何形状取决于所使用的模具配置。
本文所述的真空成型工艺允许以自动化方式有效且高效地制造三维预成型物，进而实现较大部件再现性和大规模制造。作为一实例，这种工艺适合于制造航空太空加强结构，如用于机翼蒙皮的纵梁的弯曲的L形部分、C形或U形翼梁。此外，经由真空成型 工艺可实现快速变形，例如在5分钟到15分钟循环内，使由33层片含有5重量％的粘合剂的碳纤维织物组成的扁平的预成型物坯料变形成L形或U形结构。
预成型物材料
在本文中，预成型物为构成复合物的加强组分的干燥纤维或干燥纤维层的组合件，且呈适合于如RTM的树脂灌注应用的形式。
待成形的扁平的预成型物坯料由多层或多层片纤维材料组成，纤维材料可包括非编织垫、编织物、针织物以及非卷曲织物。“垫”为由随机配置的纤维制造的非编织织物，随机配置的纤维如短切纤维长丝(以制造短切股垫)或施加粘合剂以维持其形态的盘绕长丝(以制造连续股垫)。合适的织物包括具有方向上或非方向上对齐的纤维且呈网、丝束、带、纱布、编带等形式的织物。纤维层或织物中的纤维可为有机纤维或无机纤维，或其混合物。有机纤维选自韧性或硬性聚合物，如芳族聚酰胺(包括克维拉(Kevlar))、高模量聚乙烯(PE)、聚酯、聚对亚苯基苯并二恶唑(PBO)以及其杂合组合。无机纤维包括由碳(包括石墨)、玻璃(包括E玻璃纤维或S玻璃纤维)、石英、氧化铝、氧化锆、碳化硅以及其它陶瓷制造的纤维。为制造如飞机的主要部件的高强度复合结构，预成型物纤维优选具有≥3500兆帕(或≥500ksi)的抗张强度。
根据一个实施例，为形成预成型物坯料，向各纤维层(例如织物层片)施加粘合剂组合物，接着通过堆叠将多个经涂布的纤维层组装以达到所需的厚度。可在铺叠纤维层之前或期间向纤维层施加粘合剂。可通过手工铺叠工艺或自动化铺叠工艺进行纤维层的组装，自动化铺叠工艺如自动铺带技术(automated tape laying；ATL)和自动纤维铺放技术(automated fiber placement；AFP)或堆积纤维或层片呈宽的良好或预制备形式的其它自动化方法。接着通过施加热和压力将纤维层堆叠固结或压实。当采用自动化铺叠时，在铺叠期间进行压实。在压实期间，在室温下为固体的粘合剂一经加热即软化，且当施加固结压力时，允许织物层片相互粘合。一些粘合剂需要在粘合剂冷却时维持固结压力。
粘合剂系统
用于粘结预成型物坯料中的纤维层的粘合剂可呈多种形式，包括粉末、喷雾、液体、糊状物、膜、纤维以及非编织网纱。粘合剂材料可选自热塑性聚合物、热固性树脂以及其组合。在某些实施例中，粘合剂可采用由热塑性材料或热固性材料，或热塑性材料与热固性材料的掺合物形成的聚合物纤维的形式。在其它实施例中，粘合剂为热塑性纤维(亦即由热塑性材料形成的纤维)与热固性纤维(亦即由热固性材料形成的纤维)的混合物。所述聚合物纤维可作为非编织网纱并入预成型物坯料中，非编织网纱由插入预成型物的纤维层之间的随机配置的聚合物纤维所构成。
作为一实例，粘合剂材料可为呈粉末形式的环氧树脂。作为另一实例，粘合剂材料可为一或多种热塑性聚合物与一或多种热固性树脂的呈粉末形式的掺合物。作为另一实例，粘合剂材料为由热塑性纤维构成的非编织网纱。
如果以喷雾形式施加，那么粘合剂材料可适当地溶解于如二氯甲烷的溶剂中。当使用溶剂时，需要随后去除溶剂。呈膜形式时，可将粘合剂树脂组合物沉积(例如通过浇铸)到离型纸上以形成膜，接着将所述膜转移到预成型物的纤维层上。呈粉末形式时，可将粘合剂撒布于纤维层上。当聚合物纤维的非编织网纱用作粘合剂材料时，在预成型物铺叠期间，将各网纱插入相邻纤维层之间。
优选地，以预成型物的总重量计，纤维预成型物中的粘合剂的量等于或小于约20重量％，优选为0.5重量％到10重量％，更佳为0.5重量％到6重量％。
在一优选实施例中，粘合剂为不含任何催化剂、固化剂或交联剂的树脂组合物，其可在预成型物制造温度(例如在铺叠和成形期间的温度)下活化，且其在预成型物制造温度下固有地具热稳定性。
适合作为粘合剂材料的热塑性材料包括选自以下的一或多种热塑性聚合物：聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚氨酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯、聚芳族物、聚酯酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、芳族聚酰胺、聚芳酯、聚丙烯酸酯、聚(酯)碳酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯)、聚砜、其共聚物和组合。
在一个实施例中，热塑性材料为具有由下式表示的芳基砜单元的聚芳基砜聚合物：

优选地，聚芳基砜聚合物的平均分子量(Mn)在2,000到20,000范围内。聚芳基砜聚合物还可具有可与环氧基或固化剂发生反应的反应性末端基，如氨或羟基。合适的聚芳基砜包括聚醚砜(PES)、聚醚醚砜(PEES)以及其共聚物(PES-PEES)。尤其合适的聚芳基砜聚合物为具有末端氨基的PES-PEES共聚物。
适合作为粘合剂材料的热固性材料可由以下组成的群组选出：环氧树脂、双顺丁烯二酰亚胺树脂、甲醛缩合物树脂(包括甲醛酚树脂)、氰酸酯树脂、异氰酸酯树脂、酚系树脂以及其混合物。环氧树脂可为由以下组成的群组选出的一或多种化合物的单或聚缩水甘油基衍生物：芳族二胺、芳族单一级胺、氨基苯酚、多羟基苯酚、多羟基醇以及聚羧酸。尤其合适的环氧树脂为多官能环氧树脂，包括二官能、三官能以及四官能环氧树脂。
根据一个实施例，粘合剂为含有一或多种多官能环氧树脂以及具有反应性末端基的 聚芳基砜聚合物的树脂组合物，且具有大约80℃到90℃的软化点。
已发现热塑性聚合物和热固性树脂的某些组合对于掺合物的流量控制和柔性具有协同效应。热塑性组分用于为掺合物提供流量控制，超出通常低粘度的热固性树脂，且确保粘合剂优先润湿预成型物中的纤维表面。热塑性组分亦为掺合物提供柔性，超出通常脆性的热固性树脂。
预成型物中的粘合剂适合与有待通过如RTM的液体树脂灌注技术注入预成型物中的多种基质树脂一起使用。此外，所选择的粘合剂与待注入预成型物中的基质树脂在化学上和物理上相容。
当将干燥预成型物用于如RTM的树脂注入工艺中时，需要粘合剂不在纤维层表面上形成不可渗透性膜，所述不可渗透性膜在树脂注入循环期间可能阻止基质树脂令人满意地穿透预成型物材料的厚度。
提供以下实例用于说明根据本文所述的真空成型工艺的实施例形成预成型物的方法。此实例仅出于说明的目的，且不应解释为限制随附权利要求的范畴。
实例
通过铺叠33层片碳纤维织物来形成扁平的预成型物坯料(600×200mm)。在铺叠之前，使用粉末撒布法将呈粉末形式的5gsm树脂粘合剂沉积于织物层片的每一侧上。使用热和压力将上面撒布有粉末的织物层片铺叠且压制在一起，其中在大气压下经由施加真空来压实层片的干燥堆叠，随后将其加热到130℃持续15分钟，随后冷却到室温，且去除真空固结。此操作称为预成型步骤。
此粘合剂含有多官能环氧树脂与PES-PEES共聚物的混合物，且具有约90℃的软化点。
根据上述预成型工艺将扁平的预成型物坯料固结。装置包括含有模制区块的模具外壳(参见图3)和两个由聚硅氧橡胶制成的柔性薄片(上隔膜和下隔膜)。此装置用于形成具有L形横截面的成形的预成型物，且由图4说明。此预成型物配置适合于制造飞机机翼中的纵梁部分。
最初，将其间夹有扁平的预成型物的隔膜置放于模具外壳上。将隔膜框夹到模具外壳的周边，由此形成通过下隔膜和模具外壳所限定的真空紧密密封，以及上隔膜与下隔膜之间的密封凹穴。
然后，经由施加真空源从上隔膜与下隔膜之间去除空气，直到真空压力已达到500毫巴。此时，预成型物坯料由两层隔膜稳固支撑。
接着将模具装置置于烘箱中，且以5℃/分钟的速率加热到140℃。在加热期间，模 具外壳敞开于大气压中以确保腔室内无空气膨胀。
一旦预成型物温度达到140℃，则抽空模具外壳。以100毫巴/分钟的速率去除空气，直到模具外壳中的真空压力低于10毫巴。此时，隔膜连同预成型物一起被拉向模具表面，且最终贴合到表面上。在此整个期间维持加热。
当模具外壳内达到完全真空(低于10毫巴)时，降低隔膜之间的压力直到稳定，处于低于10毫巴的真空压力下。此时，停止加热且使预成型物冷却。在冷却期间，模具外壳中的真空维持低于10毫巴。
当预成型物冷却到40℃时，通过通入大气来解除隔膜之间的真空，且抬升上隔膜。随后自模具装置去除成形的预成型物。在去除成形的预成型物之后，向模具外壳中重新引入空气。
所得预成型物展示于图5中。其具有弯曲的L形部分，L形部分在其长度上的曲率半径为8.5m。
用于预固结的扁平的预成型物的成形工艺的循环时间为15分钟-自开始加热扁平的预成型物坯料直到建立最终形状。