• 한국복합재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국복합재료학회 2003년도 추계학술발표대회 논문집
• /
• pp.83-86
• /
• 2003

Complete prediction of second order permeability tensor for three dimensional preform such as plain woven fabric and braided preform is critical to understand the resin transfer molding process of composites. The permeability can be obtained by various methods such as analytic, numerical, and experimental methods. For several decades, the permeability has studied numerically to avoid practical difficulty of many experiments. However, the predicted permeabilities are a bit wrong compared with experimentally measured data. In this study, numerical calculation of permeability was conducted for two kinds of preforms i.e., plain woven fabric and circular braided preform. In order to consider intra-tow flow in the unit cell of preform the proposed flow coupled model was used for plain woven fabric and the Brinkman equation was solved in the case of the braided preform.

• Composites Research
• /
• 제35권1호
• /
• pp.42-46
• /
• 2022

탄소섬유 복합재를 제작하였을 때, 함께 적층되는 유리섬유 부직포 개수 및 적층 순서에 따른 기공률과 기계적 물성 간의 상관관계를 확인하였다. 탄소섬유 복합재는 고 투과성 물질인 유리섬유 부직포를 함께 적층 하여 진공 수지 이송 성형 법(vacuum assisted resin transfer molding, VARTM)을 통해 제작하였다. 기공률은 시편의 단면을 광학현미경으로 촬영 후 MATLAB의 기공률 계산 코드를 통해 측정하였고, 기계적 물성은 인장시험을 통해 인장 강도 및 인장 강성, 굽힘 강도, 굽힘 강성을 측정하였다. 또한, 기공률과 기계적 물성 간의 상관관계를 확인하기 위해 두 변수간 피어슨 상관계수를 계산하였다. 결과적으로 유리섬유 부직포의 개수가 증가할수록, 적층 시 중심에서 멀어질수록 기공률이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 인장 강도 및 인장 강성은 기공률과 약한 양의 상관관계를 보였다. 또한, 인장 강도 및 강성에 기공률만이 미치는 영향을 확인하기 위해 고전 적층 판 이론으로 계산한 기계적 물성과 실험값을 비교하였으며, 인장 강도의 차이는 기공률에 강한 양의 상관관계를 인장 강성은 약한 양의 상관관계를 보였다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국복합재료학회 2003년도 추계학술발표대회 논문집
• /
• pp.87-90
• /
• 2003

In Resin transfer molding (RTM), composite parts are produced by impregnation of a dry reinforcement with liquid matrix resin. Permeability is a key issue in this process. For thin parts, the resin flow in the thickness direction can be neglected. Therefore thin parts are considered as two-dimensional composites. However the resin flow through the thickness is important to thicker parts and we have to consider out-of-plane permeability. This work discusses a method to measure out-of-plane permeability. The flow rate and pressure drop across the porous media were measured. Also one dimensional form of Darcy's law is applied to calculate the out-of-plane permeability of various preforms. The flow is injected uniformly into layers of the preform. And a circular fiber mat with 6cm diameter was cut and flattened from cylindrical mandrel.

• Composites Research
• /
• 제28권6호
• /
• pp.372-377
• /
• 2015

이번 연구에서는 기존 철도차량의 대차 시스템에서 금속재로 제작되어온 대차 프레임 스킨을 대상으로, RTM 공정을 활용하여 복합소재로 제작할 때, 수치 해석 결과를 활용한 공정 특성을 분석하였다. 대차 프레임 스킨의 횡단면을 기준으로 두께의 변화에 따른 성형공정시간을 비교하였으며, 그에 따른 대차 프레임 스킨의 중량 변화도 함께 고려하였다. 결과적으로, 내부 섬유 매트의 부피가 일정하다는 가정하에 프레임 스킨 두께의 증가에 따라 RTM 공정시간은 줄어들었으며, 전체 시스템 중량도 감소하는 효과를 보였다. 이 결과를 토대로 향후 대차 프레임의 제조공정비용과 구조특성, 두 영역의 trade-off를 구현할 수 있는 설계 최적화 연구분야에서 제조공정 분야의 상대적 비용 산출을 위한 기본 자료로 활용할 수 있다.

• 한국기계가공학회지
• /
• 제19권12호
• /
• pp.87-97
• /
• 2020

In this study, a UV-cured GFRP molding is made using a combination of hand lay-up and resin transfer molding, and its properties are analyzed. The molded plates produced using various vacuum pressures (0 mmHg, -450 mmHg, and -760 mmHg) are examined via a comparison of hand lay-up molding and resin transfer molding. Tests are conducted by processing tensile specimens (ASTM D-5083), flexural test specimens (ASTM D-790), and ILSS test specimens (ASTM D-2344) according to each ASTM standard with a molded plate. Similarly, the UV-cured GFRP molding is compared against GFRP using epoxy. It was confirmed that the mechanical strengths of all the specimens increased when the vacuum pressure was increased and when UV curing was applied. This is believed to be because as the vacuum pressure increases, the pores of the cured specimen are removed, thereby reducing defects, and the bonding force between the glass fiber and the resin is stronger than that of the epoxy resin. It is expected that if resin transfer molding methods and UV-cured resins are used for molding GFRP composites in industry, products with better mechanical properties and faster curing time will be produced.

• Composites Research
• /
• 제35권2호
• /
• pp.106-114
• /
• 2022

탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP)은 우수한 비강도 및 비강성으로 인하여 항공산업에서 널리 사용되고 있다. CFRP는 대부분 탄소섬유나 프리프레그를 적층한 구조로 사용되고 있으며, 이러한 구조는 박리가 발생할 수 있다는 치명적인 단점이 있다. 이는 보통 두께방향 섬유의 부재에서 기인한다. 본 연구에서는 탄소섬유가 세 방향으로 직조된 3차원 탄소섬유 프리폼 및 이를 적용한 항공기 날개 단위구조체를 제조하였다. 단위구조체는 항공기 날개의 핵심 요소인 스킨, 스트링거, 리브로 구성되며 수지 이송 성형공정을 이용하여 제조하였다. 압축시험을 통하여 기존의 적층형 구조물과 비교한 결과, 3차원 프리폼은 구조물의 박리예방 뿐만 아니라 강도향상에도 효과적임을 보여 주었으며, 이는 3D 프리폼 구조물이 박리 예방을 필요로 하는 다양한 분야, 특히 항공 분야에서 널리 사용될 수 있음을 의미한다.

• Composites Research
• /
• 제36권1호
• /
• pp.1-15
• /
• 2023

미래모빌리티의 발전 기대에 따라 에너지 소비 절감에 대한 수요가 증가하고 있다. 경량구조용소재는 온실가스 배출 감소 및 에너지 효율 향상을 위한 방안으로 알려져 있다. 특히, 섬유강화복합재료(FRP, fiber reinforced polymer composite)는 뛰어난 기계적 특성 및 낮은 무게로 인해 기존 합금을 대체할 수 있는 소재로 주목받는다. 본 논문에서는, 탄소섬유강화복합재료(CFRP, carbon FRP) 및 자기강화복합재료(SRC, self-reinforced composite)의 산업 적용 및 연구 동향을 강화재, 고분자 매트릭스 및 공정에 기반하여 검토하였다. 항공분야에서 주로 활용되는 에폭시 수지 기반 오토클레이브 공법의 높은 공정단가 및 긴 제조시간을 극복하기 위하여, 속경화성 에폭시 수지를 이용한 고압수지이송성형 공정으로 CFRP가 적용된 전기자동차의 양산을 보고하였다. 또한, 탄소섬유복합재료의 재활용 이슈를 해결하기 위한 열가소성 수지 기반 CFRP 및 계면 향상 방안들이 재료 및 공정 측면에서 검토되었다. FRP의 우수한 기계적 특성을 유도하는 주요한 요인으로 알려진 완벽한 매트릭스-강화재 계면을 형성하기 위하여, 고분자 섬유에 동일한 매트릭스를 함침시킨 SRC에 대한 연구들이 보고되고 있다. 다양한 열가소성 고분자에 기초한 SRC의 물리적 및 기계적 특성들을 고분자 배향 및 복합재료 구조 측면에서 검토하였다. 또한, 고연 신 폴리프로필렌 섬유 기반 SRC의 공정창 확장을 위한 공중합체 매트릭스 전략이 논의되었다. 경량구조용소재의 CFRP 및 SRC 적용은 미래모빌리티의 에너지 효율 향상에 대한 잠재적인 선택을 제공할 수 있다.