KT_5
Part 9 RTM-Prozesssimulation
Part 9 RTM-Prozesssimulation
Kartei Details
| Karten | 24 |
|---|---|
| Sprache | Deutsch |
| Kategorie | Technik |
| Stufe | Universität |
| Erstellt / Aktualisiert | 25.08.2014 / 06.12.2020 |
| Weblink |
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Wie sieht der Verfahrensablauf beim RTM aus?
siehe grafik
Was sind die Ziele einer Optimierung der Harzinjektion? (3)
Qualität des fertigen Bauteils
Prozessparameter
Prozessvarianten
Welche Qualitätseigenschaften sollten bei einer Optimierung der Harzinjektion erreicht werden?
-Optimaler Faservolumengehalt
-Komplette Benetzung des Preforms (keine dry spots, minimale Lufteinschlüsse)
-Adäquate Fliessfrontgeschwindigkeiten, Temperaturen und Druckverteilung während der Harzinjektion
Welche Prozessparameter sollten bei einer Optimierung der Harzinjektion berücksichtigt werden? (4)
• Timing der Angüsse und Entlüftungen
• Injektionsdruck, Vakuumdruck
• Werkzeugtemperatur
• Advanced-RTM, Nachdruck
Welche Prozessvariationen sollten bei einer Optimierung der Harzinjektion angeschaut werden? (2)
• Tooling: Positionierung von Angüssen und Entlüftungen
• Art der Angüsse (Punkt, Linie, Kaskade, ...)
Auf welchen Grundlagen basiert die Harzinjektion?
Dary's Law (1856)
Wie sind Druckgradient und Fliessgeschwindigkeit definiert?
• Flüssiges Harz fliesst durch trockene Fasern (Preform)
• Druckgradient ist die treibende Kraft für den Fliessvorgang
• Fliessgeschwindigkeit ist proportional zum Druckgradient
Wie kann die Permeabilität gemessen werden?
Permeabilitätsmessgerät („Permeameter“)
- Plattenkavität mit Glasdeckel
- Beobachtung mit Videokamera
- Aufgrund der Position der Harzfliessfront, der Zeit und des Injektionsdruckes kann die Permeabilität ausgerechnet werden
Welche Eigenschaften hat die Permeabilität?
-unabhängig von Temperatur und Injektionsdruck
-abhängig vom Fasermaterial und muss im Allgemeinen experimentell bestimmt werden
-Richtungsabhängiges Fliessverhalten: isotrop (kreisrund) oder orthotrop (Ellipse)
Was sagt das Kozeny-Carman Modell
Es erlaubt die Berechnung der Permeabilität: es kann von einer bekannten, gemessenen Permeabiliät auf andere Faservolumengehalte geschlossen werden. (nur bei geringen Abweichungen der Faservolumengehalte möglich. Bs. von 50 auf 45%)
Was bedeutet "Scissor drape"?
Die lokale Veränderung der Faserorientierung beeinflusst die lokale Porosität und somit die Permeabilität
Welche Eigenschaften hat die numerische RTM-Simulation?
-Summe aller Volumenströme muss erhalten bleiben
-Mathematische Berechnung für FE Berechnung:
- Druckverteilung auf Grund der Fliessgeschwindikgkeit
- Füllgrad auf Grund des ausgetauschten Harzvolumens
-zusätzlich zum eigentlichen FE-Netz werden Kontrollvolumen, welche über die Grenzen der Elemente hinausgehen, benötigt
Was wird als Race tracking bezeichnet?
Vorschiessen des Harzes in Zonen mit sehr hoher Permeabilität
Welche Eigenschaften hat das Race tracking?
-zufällig und nicht immer an den gleichen Stellen
-kann zu Problemen führen (Lufteinschlüsse, harzreiche Stellen, Poren)
In welchen Prozessschritten des RTM besteht das grösste Einsparpotential?
Injektion und Aushärten
Welche Massnahen können zur RTM Prozessbeschleunigung beitragen?
• Hochpermeable Verstärkungsmaterialien
• Hochreaktive Harzsysteme
• Kurze Fliesswege! >> Mehrpunktinjektion / Verteilerkanäle
• Autonome und schnelle Reinigung des Injektionskopfes
Parameter eines 2K-Injektionskopfes für RTM?
• Ausgelegt für Niederdruckbetrieb
• Mischen von 2 - Komponenten (Epoxide)
• Mischungsverhältnis einstellbar
• Komponentenrücklauf (Rezirkulation)
• Autonom reinigend direkt nach Injektionsende (ermöglicht die Verwendung von hochreaktiven Harzsystemen)
• Direkt am Werkzeug montierbar
• Kaskadeninjektion mit mehreren Mischköpfen möglich
Welche Injektionsstrategien für das RTM gibt es?
- Punktanguss (Ausbau zu Mehrpunktinjektion möglich)
- Linienanguss
- Peripherer Anguss
- Baumartiger Anguss (Verteilersystem)
Wie interagieren die verschiedenen Prozessparameter des RTM?
grafik
Übersicht über die Prozessbeschleunigungsmöglichkeiten:
grafik
Welche Grenzen für die Fliessfrontbeschleunigung existieren?
- Hohe Fliessfrontgeschwindigkeit >> Vorschiessen des Harzes zwischen den Faserbündeln >> Lufteinschlüsse
- Niedrige Fliessfrontgeschwindigkeit
Wie sieht ein charakteristischer Temperatruverlauf eines RTM Prozesses aus?
1. Temperatur durch Werkzeugtemperatur festgelegt (Konvektion)
2. Temperatur steigt bis zur Harztemperatur (Injektion des Harzes)
3. Temperatur wird von exothermer Reaktion dominiert (Curing)
Wie sieht die weitere Verlagerung der Enwicklung von der Realität ins Virtuelle aus?
– Potentielle Senkung der Kosten
– Immer bessere Simulationsmethoden/-resultate
– Immer höhere Rechenleistung
Was bedeutet die Kopplung von Simulation und Optimierung für die automatische Prozessführung?
– Erhebliche Verkürzung der Entwicklungszeit
– Zuverlässigere Prozesse
– Theoretisch hängen die Resultate weniger von der Benutzererfahrung ab – real ist immer noch ein grosser Erfahrungsschatz zur richtigen Interpretation notwendig!
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