Abstract:
O processo RTM (Resin Transfer Molding) é utilizado para a produção de materiaiscompósitos poliméricos de geometrias simples ou complexas em peças pequenas ou de grande porte, apresentando em todos os casos uma boa qualidade das peças produzidas. O processamento por RTM consiste no posicionamento da pré-forma dentro do molde. Esta préforma seca constitui um meio poroso fibroso, através do qual ocorrerá o escoamento da resina. O molde é então fechado, e em seguida a resina é injetada para o interior da cavidade do molde, até o reforço fibroso ser totalmente impregnado. Terminado o processo de cura, o molde é aberto e a peça é retirada. Para garantir a qualidade das peças produzidas, os parâmetros físicos do reforço (assim como da resina) necessitam ser corretamente avaliados, entre eles destaca-se a determinação da permeabilidade do meio. Neste trabalho, foi desenvolvida uma metodologia numérico/experimental para a determinação da permeabilidade transversal de reforços utilizados no processo RTM. O software PAM-RTM foi usado para simular o escoamento da resina em um meio poroso. Para tanto é utilizado o método FE/CV (Finite Element/Control Volume) combinado com a técnica FAN (Flow Analysis Network). A metodologia proposta utiliza o método de estimativa de parâmetros inversos para calcular a permeabilidade transversal desconhecida. O método de Newton-Raphson foi utilizado para a solução das equações algébricas associadas a solução do problema, na qual o software PAM-RTM é utilizado para os cálculos dos tempos de injeção. Os resultados mostraram que com o conhecimento das permeabilidades no plano (kxx e kyy ), as propriedades físicas da resina (, µ), a porosidade do meio () e o tempo total de preenchimento do molde (t), é possível prever a permeabilidade transversal de peças espessas. Neste trabalho também foi realizado um estudo numérico a fim de avaliar o comportamento da linha de frente da resina em função da variação da permeabilidade transversal do meio. Este estudo revelou que é possível prever os problemas associados com a injeção de resina na moldagem de peças espessas quando a permeabilidade transversal é muito pequena se comparada com as permeabilidades no plano. Finalmente, é possível afirmar que os resultados apresentados neste estudo mostram que o projeto do molde e a escolha correta do reforçofibroso podem ser otimizados quando técnicas numéricas são utilizadas.
Resin Transfer Molding (RTM) process is commonly used to produce high quality polymeric composites with simple or complex geometries in small to large sizes. In RTM process a preformed reinforcement is positioned inside the mold cavity. This dry reinforcement is actually a fibrous porous media whereby resin will flow. The mold is then closed and the resin is injected. After complete impregnation of the reinforcement, resin cure process takes place. Finally, mold is opened and final piece is removed. In other to guarantee the quality of the produced pieces, reinforcement (as well as resin) physical properties must be precisely evaluated. Media permeability is one of the most important parameter to be evaluated. In this work it is proposed a new numerical/experimental methodology to determine transverse permeability in reinforcements used within RTM process. PAM-RTM software was chosen to simulate resin flow through the reinforced medium by the FE/CV (Finite Element/Control Volume) method combined with the FAN (Flow Analysis Network) technique. Proposed methodology uses the inverse parameter estimation method to calculate the unknown permeability. Newton-Raphson method was used to solve the associated algebraic equation system, on which PAM-RTM software is used to calculate resin injection times. Results have shown that with previous knowledge of the in-plane permeabilities (kxx and kyy), physical properties of the resin (, µ), medium porosity () and total filling time (t) it is possible to estimate transverse permeability in thick pieces. It was also performed a numerical study about the influence of transverse permeability in resin flow inside the mold. This study predicted several possible problems that may occur when transverse permeability is much smaller than in-plane permeabilities. Finally, it is possible to state that results presented in this study show that mold design and proper fibrous reinforcement choice can be optimized when numerical techniques are used.
