Post-filling modeling of vacuum assisted resin transfer molding using finite element method and material characterization data

Büyük kompozit parçalar Vakum Destekli Reçine Transfer Kalıplama (VARTM) yöntemiyle üretilmektedir; ancak bu üretim yönteminde en sık karşılaşılan zorluklar ortaya çıkan üründe kabul edilebilir boyutsal toleransların elde edilememesi ve kalıbın boşluk kalmayacak şekilde doldurulamamasıdır. Kalınlık ve geçirgenliğin zamanla değişmediği Reçine Transfer Kalıplama (RTM) yönteminin akış modellemesi genellikle Darcy Yasası temelli simülasyon programlarıyla yapılır. VARTM yönteminde ise, üst kalıp esnek bir vakum torbası olduğu için; hem kalınlık hem de geçirgenlik zamana ve pozisyona bağlı olarak değişkenlik gösterir. Sıkıştırma modelleriyle birleştirilmiş VARTM simülasyon programları, fazla reçinenin kalıptan çıkarıldığı ve kalınlık farkının azaltıldığı kontrol aksiyonlarının yapıldığı dolum sonrası aşamaları modelleme açısından önemlidir.Bu çalışmada, VARTM üretim yönteminin dolum sonrası aşaması; deneysel geçirgenlik ve kalınlık malzeme karakterizasyonu verileriyle modellenmiştir. Süreklilik denklemi Sonlu Elemanlar Yöntemi'nde (FEM) üçgen elemanlar kullanılarak çözülmüştür. Basınç, kalınlık ve geçirgenliğin kalıbın dolum anındaki bağlaşık dağılımları ardışık yaklaştırmalar yoluyla çözülmüştür. Çözüm yöntemi, tek giriş ve tek çıkışın olduğu tek boyutlu akış örnekleri ve farklı giriş/çıkış kombinasyonlarının oluşturduğu iki boyutlu akış örnekleriyle doğrulanmıştır. Toplam kütlenin korunumu, giriş ve çıkıştaki akış miktarları karşılaştırılarak çözüm algoritmasının doğrulanması için kullanılmıştır.Sınır koşullarındaki değişikliğin sebep olduğu dolum sonrası aşamanın simülasyonu, kalıbın dolum anındaki çözümün sonuçlarından başlayarak ve sınır koşullarındaki değişikliği bu sonuçlara uygulayarak yapılmıştır. Basınç, kalınlık, ve geçirgenliğin bağlaşık dağılımlarının zamanla değişimi belirtik bir yöntem kullanılarak çözülmüştür ve çözüm yönteminin kararlılığı zaman adımının büyüklüğü değiştirilerek sağlanmıştır.Kalıp dolumunun modellenmesi ve simülasyon sonuçlarının deneylerle karşılaştırılması gelecek çalışmalarda ele alınacaktır.