Monitoring and modeling part thickness in vacuum assisted resin transfer molding

Vakum Destekli Reçine Transfer Kalıplama (VARTM) yöntemi ile üretilen kompozit malzemenin kalınlık dağılım ölçümü Yapısal Aydınlatma ile Tarama (Structured Light Scanning (SLS)) yöntemiyle yapıldı. Reçinenin elyaf yatağına infüzyonuyla, konumsal reçine basıncı değişir; bundan dolayı sıkıştırma basıncının değişmesiyle, malzeme kalınlığı pozisyona ve zamana bağlı olarak değişmektedir. VARTM düzeneği ile SLS sisteminin birlikte kullanılması elyaf yatağının sıkıştırma karakterizasyonunun ve parça kalınlık dağılımının ölçülmesine olanak sağlamıştır. Tüm parçaların SLS ile kalınlık ölçümü, istatistiksel farklılıkları kaydedebildiği için, komparatör gibi sadece tek noktada ölçüm yapabilen diğer alternatif aletlere göre daha üstündür. Kalıp içindeki fazlalık reçinenin tahliye edilmesi (resin bleeding) etkisini gözlemleyebilmek için, kalıp reçine ile tamamen dolduktan ve elyaf yatağı doyduktan sonra, reçine girişi kapatılmış ve çıkış vanasından vakumlamaya devam edilmiştir. Bu aksiyon, fazlalık reçinenin tahliye edilmesini ve basınç dağılımının zamanla dengeye ulaşmasına yardımcı olmuştur. İki boyutlu akış deneyinde, kalınlık 1.72+/-0.27 mm'den (giriş vanasını kapatmadan hemen önce) 1.55+/-0.17 mm'ye (300 saniye sonra) düşmüştür. Bu değerlere karşılık gelen hacimsel lif oranları (fiber volume fraction) 0.19+/-0.03'ten 0.21+/-0.02'ye artmıştır. Tüm parça içinde kalınlık varyasyonu da 2.32 mm'den 1.55 mm'ye düşmüştür. Reçine basıncı ve parça kalınlığı modellenmiş ve deneysel iki boyutlu akış verisiyle kıyaslanmıştır. Kütlenin korunumu denklemi (içinde Darcy kanununun hız bileşenleri kullanılarak), Sonlu Farklar Yöntemi (FDM) ile çözülerek reçine basıncı sayısal olarak elde edilmiştir. Kararlı durumda, giriş kısmındaki hacimsel akış debisinin model ve deneysel değerleri arasındaki fark %0.5 olarak hesaplanmıştır. Bu durum malzeme karakterizasyonu, akış ve sıkıştırma modellemesinin, reçine akışı ve parça kalınlık dağılımının önceden tahmin edilmesi için yararlı olduğunu göstermiştir.