During resin transfer molding(RTM) process, in case of thick parts, resin flow and void formation should be modeled three dimensionally even though for parts of small thickness, resin flow and void formation can be modeled two dimensionally. In this study, numerical simulations of three dimensional mold filling and void formation during RTM process.
In case of performing resin transfer molding (RTM), race track effects and non-uniform fiber volume fraction may cause undesirable resin flow pattern and thus result in dry spots, which affect the mechanical properties of the finished parts. In this study, a real time RTM control strategy to reduce these unfavorable effects is proposed. Through numerical simulations and experiments, the validity of the proposed scheme is demonstrated.
Resin transfer molding process has been widely used in the automobile industry, because the product with large area can be manufactured easily and the cost for the manufacturing is lower than that of compression molding and hand lay up method. Since RTM process is suitable for large bus housing panels, in this work, the composite housing panel was manufactured by RTM process and the mechanical properties, surface quality and the condition of manufacturing process were studied.
VaRTM(Vacuum assisted resin transfer molding)과 VAP(Vacuum assisted process) 공정은 RTM(Resin transfer modling) 공정의 한 종류로서, 대형구조물을 저가에 제작할 수 있는 대표적인 탈 오토클레이브(OOA, Out of Autoclave) 공정이다. 본 논문에서는 VaRTM과 VAP 공정을 상호 비교하기 위하여 수지 충진시험을 진행하였으며, 충진과정과 치수 안정성 등을 상호 비교하였다. 또한, 충진과정을 모사할 수 있는 해석기법을 개발하였으며, 유전센서를 사용하여 수지의 유동선단을 검출하여 이를 해석결과와 상호 비교하였다. 수지 충진시험 결과, 복합재 평판의 총 충진시간은 VAP공정은 48분, VaRTM 공정은 145분으로 측정되어, VAP 공정에 의한 충진시간이 VaRTM 대비 약 67% 단축되었으며, VAP공정이 VaRTM 공정에 비해 복합재 평판의 두께조절능력과 균일도가 우수함을 확인하였다.
여러 복합재료 성형공정 중에서, Resin Transfer Molding(RTM)은 부피가 크고 일체형의 고성능 제품을 생산하기에 적합한 공정으로 주목받고 있다. 금형충전 중, 섬유 예비성형품과 금형벽면간의 밀착이 제대로 되지 않아 발생하는 Race-track 현상과 금형재의 섬유예비성형품의 압착, 접힘, 뭉침 등에 의한 섬유부피분율의 불균일성과 같은 예기치 못한 영향이 나타나기도 한다. 이로 인해 유동선단이 불안정해지고, Dry spot 생성에 따른 제품의 기계적 성질이 저하되기도 한다. 본 연구에서는 최적의 조건을 적용한 이상적인 성형공정과 Race-track 현상 및 불균일한 섬유부피분율 등의 조건을 적용한 실제적인 성형 공정간의 실시간비교를 통한 공장변수 조절과 유동선단 제어를 수행함으로써 이러한 결함을 줄이려고 하였다. 이를 위해, 수치해석을 통해 투과율 Map구성과 압력조절 등을 이용한 제어기법의 타당성을 검토하였으며, 실제공정에서 가능한 여러 가지의 결함이 있는 경우에 대하여 제어를 시도하여 만족한 만한 수지의 충전을 얻을 수 있었다.
A rapid tooling (RT) method fur the resin transfer molding (RTM) have been investigated. We fabricated a curved I-beam to verify the method. After creating a three-dimensional CAD model of the beam we fabricated a prototype of the model using a rapid prototyping (RP) machine. A soft mold was made using the prototype by the conventional silicone mold technique. The procedure and method of mold fabrication is described. The mold was cut into several parts to allow easier placement of the fiber preform. We conducted the resin transfer molding process and manufactured a composite beam with the mold. The preform was built by stacking up eight layers of delicately cut carbon fabrics. The fabrics were properly stitched to maintain the shape while placement. The manufactured composites beam was inspected and found well-impregnated. The fiber volume ratio of the fabricated beam was 16.85%.
In resin transfer molding (RTM), resin is forced to flow through the fiber perform of inhomogeneous permeability. This inhomogeneity is responsible for the mismatch of resin velocity within and between the fiber tows. The capillary pressure of the fiber tows exacerbates the spatial variation of the resin velocity. The resulting microscopic perturbations of resin velocity at the flow front allow numerous air voids to form. In this study, a mathematical model was developed to predict the formation and migration of micro-voids during resin transfer molding. A transport equation was employed to account for the migration of voids between fiber tows. Incorporating the proposed model into a resin flow simulator, the volumetric content of micro-voids in the preform could be obtained during the simulation of resin impregnation.
Screw rotors are core parts of screw type air compressors, compressors in refrigerating machines and super chargers of automobiles etc. They are composed of a female and a male rotors which have complex section profiles and helically swept geometry. Screw type compressors have advantages of low noise, high efficiency, less needs in maintenance etc. Usually, machining process of screw rotors requires long machining time using CNC machine designed only for screw rotors, which increase the cost of production. In this work, the screw rotors for air-compressors were manufactured with fiber reinforced epoxy composite materials by resin transfer molding process. The mold for the RTM process was made of aluminum and silicon rubber and was designed for release of helical shape products. Composite screw rotors, manufactured by RTM process, have advantages of lightweight, less cost of production, good characteristics of vibration etc.
RTM 공정의 성공적인 수행을 위해 프리폼의 삽입 후 혹은 삽입 전의 상태를 점검하는 과정은 매우 유용하다. 이를 위해 기체를 주입하여 유량과 압력 측정을 통해 프리폼의 투과성 계수를 측정하고 결함을 탐지하는 기법이 최근 연구되어 왔다. 본 논문에서는 이 기법을 소개하고 적용성을 검토해 본다.
In order to commercialize the low cost composite fabrication technology in the area of domestic aerospace structure field, Resin Transfer Molding process has been considered as an alternative process to replace the high cost autoclave technology. The end part for the development of RTM process is the control rod of flight control system of aircraft. A braided preform was triaxially designed to improve the dimensional stability and mechanical property in the direction of external loads. Through the flow analysis using CVFEM, the resin filling time was calculated and the resin injection method was determined. The results of the flow analysis were directly applied to RTM mold design. The control rod was successfully manufactured by RTM process using internal pressure. The length and outer diameter of the manufactured part are 1148mm and 32mm, respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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