Kim, Byoung-Yoon;Nam, Gi-Joon;Ryu, Ho-Sok;Lee, Jae-Wook
Korea-Australia Rheology Journal
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v.12
no.1
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pp.83-92
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2000
In resin transfer molding (RTM) process, preplaced fiber mat is set up in a mold and thermoset resin is injected into the mold. An important interest in RTM process is to minimize cycle time without sacrificing part quality or increasing cost. In this study, the numerical simulation and optimization process in filling stage were conducted in order to determine the optimum gate locations. Control volume finite element method (CVFEM) was used in this numerical analysis with the coordinate transformation method to analyze the complex 3-dimensional structure. Experiments were performed to monitor the flow front to validate simulation results. The results of numerical simulation predicted well the experimental results with every single, simultaneous and sequential injection procedure. We performed the optimization analysis for the sequential injection procedure to minimize fill time. The complex geometry of an automobile bumper core was chosen. Genetic algorithm was used in order to determine the optimum gate locations with regard to 3-step sequential injection case. These results could provide the information of the optimum gate locations in each injection step and could predict fill time and flow front.
This paper presents the design strategy for the optimal RTM molds of Carbon Fiber Reinforced Plastic (CFRP) by carbon fiber draping and resin flow simulation. First, the mold shape and molding condition were determined considering the undercut and die face of the product in the draping simulation, which made the preliminary shape of the product by compressing the carbon fiber. After that, the diffusion behavior during the injection of resin in the mold was predicted by the resin flow simulation. Finally, the optimal mold shape was designed by selecting the locations of resin injection port and vent based on total results of simulations. In this paper, the mold of automotive side mirror case was selected as the representative product. Also, the actual mold was manufactured based on the simulation design to confirm the practicality of it. This study is expected to contribute to the industry as a technology to improve the reliability and productivity of CFRP producted by RTM process.
The conventional FRP (Fiber Reinforced Plastic) manufacturing process used thermoset resins for ease of molding but faced the issue of non-recyclability. To address these shortcomings, a new process utilizing thermal plastic resin was developed. However, due to the high viscosity of thermal plastic resin, problems such as fiber deformation and a reduced fiber volume fraction occurred during the high-temperature, high-pressure process. In this study, to overcome the limitations of the conventional process, fiber-reinforced composite materials were manufactured through in-situ polymerization using PLA (Poly L-Lactide) resin in the VA-RTM (Vacuum Assistance Resin Transfer Molding) process. The fiber volume of the produced specimens was calculated, and resin impregnation and porosity were confirmed through optical microscopy. Additionally, molecular weight analysis using GPC (Gel Permission Chromatography) demonstrated improvements over the conventional process and emphasized the essential requirement of temperature control.
Lee Doh Hoon;Jeon Young Jae;Lee Woo Il;Um Moo Kwang;Byun Joon Hyung
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2004.04a
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pp.292-296
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2004
In case of Resin Transfer Molding(RTM) process, '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 prevent these unfavorable effects is proposed. The control strategy consists of two 'stages' depending on the extent the resin front has reached. Through numerical simulations and experiments, the validity of the proposed scheme is demonstrated. The results show that the proposed scheme is effective in reducing the void formation during RTM mold filling.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.12
no.3
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pp.110-118
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1995
The filling phase analysis of the injection molding process for thermoplastics was applied to predict pressure, themperature and shear stress in the test mold, and the results were compared with the experiment using 30% glass fiber added ABS resin. The finite difference method was used in the analysis considering the effects of heat transfer between molten polymer and mold wall, and also frictional heating by shear flow. The analysis results were considered as a method to improve the quality and the productivity of injection molding process. Using the analysis results, the molding factors such as mold-ability of polymers, performance of injection molding machine, positioning of gate and dimendsioning of runner in the injection molding process can be estimated at the design stage of mold for good quality and productivity.
Resin transfer molding(RTM) as a composite manufacturing process is currently of great interest in the aerospace industry requiring high performance composite parts. In this study, an analysis of mold filling in the RTM process was carried out by numerical simulation using finite element/control volume technique. Experimental work for the visualization of resin flow through fibrous preform was also conducted in order to quantitatively measure the permeabilities of the fiber mats and to evaluate the validity of the developed numerical code. The different types of fiber mats and silicon oils were selected as reinforcements and resin materials, respectively. The effects of fibrous preform structure, mold geometry, and preplaced insert on the flow front patterns during mold filling were examined by integrating the model predictions and experimental results. The flow fronts predicted by numerical simulation were in good agreement with those observed experimentally. However, according to the regions of the mold, some deviations between predicted and observed flow fronts could be found because of non-uniform fiber volume fraction. Weldline locations for the resin flow through round insert preplaced in the mold could be qualitatively deduced based on predicted flow fronts.
Composite materials are substances that are configured to have excellent physical properties by combining the properties of a single substance, and are in the limelight as materials that exceed the performance of metals and polymers. However, it has the disadvantages of long cycle time and high unit price, and much research is being performed to overcome these disadvantages. In this study, we developed an epoxy resin curing agent that can shorten the time required for mass production of composite materials, and tried to expand the applicability of objections by imparting flame retardancy. The epoxy resin used as a basic substance utilized two types of bisphenol F and resorcinol structure, which was further modified using 9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenantrene-10-oxide (DOPO) to impart flame retardancy. Triethylphosphate (TEP) and bis [(5-ethyl-2-methyl-1,3,2-dioxaphosphorinan-5-yl)methyl] methyl phosphonate P,P'-dioxide (FR-001) were used as additives, seven kinds of compositions were blended, thermal characteristics (gelation time, glass transition temperature) and flame retardant performance were evaluated. We successfully developed an epoxy matrix that can be applied to high pressure resin transfer molding (HP-RTM) process.
International Journal of Aerospace System Engineering
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v.4
no.1
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pp.9-12
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2017
In this study, an investigation on mechanical properties of flax natural fiber composite is performed as a precedent study on the design of eco-friendly structure using flax natural fiber composite. The Vacuum Assisted Resin Transfer Molding-Light (VARTML) manufacturing method is adopted for manufacturing the flax fiber composite panel. The VARTML is a manufacturing process that the resin is injected into the dry layered-up fibers enclosed by a rigid mold tool under vacuum. In this work, the resin flow analysis of VARTM manufacturing method is performed. A series of flax composite panels are manufactured, and several kinds of specimens cut out from the panels are tested to obtain mechanical performance data. Based on this, structural design of chemical storage tank for agricultural vehicle was performed using flax/vinyl ester. After structural design and analysis, the resin flow analysis of VARTM manufacturing method was performed.
International Journal of Aerospace System Engineering
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v.1
no.1
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pp.21-28
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2014
In this study, an investigation on mechanical properties of flax natural fiber composite is performed as a precedent study on the design of eco-friendly structure using flax natural fiber composite. The Vacuum Assisted Resin Transfer Molding-Light (VARTML) manufacturing method is adopted for manufacturing the flax fiber composite panel. The VARTML is a manufacturing process that the resin is injected into the dry layered -up fibers enclosed by a rigid mold tool under vacuum. In this work, the resin flow analysis of VARTM manufacturing method is performed. A series of flax composite panels are manufactured, and several kinds of specimens cut out from the panels are tested to obtain mechanical performance data. Based on this, structural design of chemical storage tank for agricultural vehicle was performed using flax/vinyl ester. After structural design and analysis, the resin flow analysis of VARTM manufacturing method was performed.
VARTM (Vacuum-assisted resin transfer molding) process is a low-cost process technology and affiliated with OoA (Out of Autoclave). Besides, it has been widely used in various fields. However, because of its lower quality than the autoclave process, it isn't easy to apply the VARTM process to the aerospace industry, which requires high reliability. The main problem of the VARTM process is the loss of mechanical properties due to the low fiber volume fraction and high void content in comparison to the autoclave. Therefore, many researchers have studied to reduce void and increase fiber volume fraction. This study examines whether the method of controlling atmospheric pressure could increase the fiber volume fraction and reduce void during the resin impregnation process. Reliability evaluation was confirmed by compressive strength test, fiber volume fraction analysis, and optical microscopy. As a result, it was confirmed that increasing the atmospheric pressure step by step in the VARTM process of impregnating the preform with resin effectively increases the fiber volume fraction and reduces void.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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