Simulación mesoscópica por elementos finitos de llenado de compuestos, fabricados por procesos de moldeo líquido

Taborda Idárraga, Jhon Fredy

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Simulación mesoscópica por elementos finitos de llenado de compuestos, fabricados por procesos de moldeo líquido

Date

2022

Author

Taborda Idárraga, Jhon Fredy

Advisor

Vargas Isaza, Carlos Andrés

Patiño Arcila, Iván David

TY - GEN T1 - Simulación mesoscópica por elementos finitos de llenado de compuestos, fabricados por procesos de moldeo líquido AU - Taborda Idárraga, Jhon Fredy Y1 - 2022 UR - http://hdl.handle.net/20.500.12622/5612 PB - Instituto Tecnológico Metropolitano AB - En procesos de moldeo líquido en composites (LCM), el principal defecto de fabricación, es la formación de vacíos o zonas, donde no hay una presencia adecuada de la resina de inyección, por ello, es importante que las universidades, desarrollen estudios encaminados a comprender el fenómeno de formación de vacíos, además de conocer su influencia en las propiedades mecánicas finales de las piezas, y a diseñar, implementar y evaluar estrategias de inyección que permitan reducir el nivel de los mismos en las piezas terminadas. El propósito del presente proyecto, fue evaluar el llenado de moldeo líquido en composites a escala mesoscópica, mediante la ayuda del software ANSYS, se realizaron simulaciones para la saturación de una celda representativa unitaria, y de esta forma, determinar la formación de poros por atrapamiento mecánico. Para dibujar la geometría en el ANSYS, se caracterizó la preforma mediante estereomicroscopía y SEM (Microscopia de Barrido electrónico), la cual, nos aportó varias imágenes que nos permitieron mediante el Software ImageJ, tomar todas las medidas que se necesitaban para construir dicha celda representativa unitaria. Posteriormente, mediante simulaciones sucesivas, se obtuvieron las imágenes en función del tiempo, para cinco diferentes presiones de inyección en una celda representativa unitaria, y en dichas imágenes, se pudo observar la formación de poros por atrapamiento mecánico, cuyas formas varían en el tiempo, desde circulares, para luego volverse de forma elíptica, y finalmente tomar una forma de hilo. El tiempo para alcanzar el 90% de saturación de la preforma, fue inversamente proporcional a la presión de inyección aplicada. Se pudo obtener además de las imágenes, los puntos de la tasa de saturación vs la saturación, para luego en posteriores estudios, obtener mediante regresión, las curvas para cada una de las cinco presiones de inyección, y crear una base para estudios posteriores a escala macroscópica. ER - @misc{20.500.12622_5612, author = {Taborda Idárraga Jhon Fredy}, title = {Simulación mesoscópica por elementos finitos de llenado de compuestos, fabricados por procesos de moldeo líquido}, year = {2022}, abstract = {En procesos de moldeo líquido en composites (LCM), el principal defecto de fabricación, es la formación de vacíos o zonas, donde no hay una presencia adecuada de la resina de inyección, por ello, es importante que las universidades, desarrollen estudios encaminados a comprender el fenómeno de formación de vacíos, además de conocer su influencia en las propiedades mecánicas finales de las piezas, y a diseñar, implementar y evaluar estrategias de inyección que permitan reducir el nivel de los mismos en las piezas terminadas. El propósito del presente proyecto, fue evaluar el llenado de moldeo líquido en composites a escala mesoscópica, mediante la ayuda del software ANSYS, se realizaron simulaciones para la saturación de una celda representativa unitaria, y de esta forma, determinar la formación de poros por atrapamiento mecánico. Para dibujar la geometría en el ANSYS, se caracterizó la preforma mediante estereomicroscopía y SEM (Microscopia de Barrido electrónico), la cual, nos aportó varias imágenes que nos permitieron mediante el Software ImageJ, tomar todas las medidas que se necesitaban para construir dicha celda representativa unitaria. Posteriormente, mediante simulaciones sucesivas, se obtuvieron las imágenes en función del tiempo, para cinco diferentes presiones de inyección en una celda representativa unitaria, y en dichas imágenes, se pudo observar la formación de poros por atrapamiento mecánico, cuyas formas varían en el tiempo, desde circulares, para luego volverse de forma elíptica, y finalmente tomar una forma de hilo. El tiempo para alcanzar el 90% de saturación de la preforma, fue inversamente proporcional a la presión de inyección aplicada. Se pudo obtener además de las imágenes, los puntos de la tasa de saturación vs la saturación, para luego en posteriores estudios, obtener mediante regresión, las curvas para cada una de las cinco presiones de inyección, y crear una base para estudios posteriores a escala macroscópica.}, url = {http://hdl.handle.net/20.500.12622/5612} }RT Generic T1 Simulación mesoscópica por elementos finitos de llenado de compuestos, fabricados por procesos de moldeo líquido A1 Taborda Idárraga, Jhon Fredy YR 2022 LK http://hdl.handle.net/20.500.12622/5612 PB Instituto Tecnológico Metropolitano AB En procesos de moldeo líquido en composites (LCM), el principal defecto de fabricación, es la formación de vacíos o zonas, donde no hay una presencia adecuada de la resina de inyección, por ello, es importante que las universidades, desarrollen estudios encaminados a comprender el fenómeno de formación de vacíos, además de conocer su influencia en las propiedades mecánicas finales de las piezas, y a diseñar, implementar y evaluar estrategias de inyección que permitan reducir el nivel de los mismos en las piezas terminadas. El propósito del presente proyecto, fue evaluar el llenado de moldeo líquido en composites a escala mesoscópica, mediante la ayuda del software ANSYS, se realizaron simulaciones para la saturación de una celda representativa unitaria, y de esta forma, determinar la formación de poros por atrapamiento mecánico. Para dibujar la geometría en el ANSYS, se caracterizó la preforma mediante estereomicroscopía y SEM (Microscopia de Barrido electrónico), la cual, nos aportó varias imágenes que nos permitieron mediante el Software ImageJ, tomar todas las medidas que se necesitaban para construir dicha celda representativa unitaria. Posteriormente, mediante simulaciones sucesivas, se obtuvieron las imágenes en función del tiempo, para cinco diferentes presiones de inyección en una celda representativa unitaria, y en dichas imágenes, se pudo observar la formación de poros por atrapamiento mecánico, cuyas formas varían en el tiempo, desde circulares, para luego volverse de forma elíptica, y finalmente tomar una forma de hilo. El tiempo para alcanzar el 90% de saturación de la preforma, fue inversamente proporcional a la presión de inyección aplicada. Se pudo obtener además de las imágenes, los puntos de la tasa de saturación vs la saturación, para luego en posteriores estudios, obtener mediante regresión, las curvas para cada una de las cinco presiones de inyección, y crear una base para estudios posteriores a escala macroscópica. OL Spanish (121)

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Title

Mesoscopic simulation by finite elements of filling composites, manufactured by liquid molding processes

Abstract

En procesos de moldeo líquido en composites (LCM), el principal defecto de fabricación, es la formación de vacíos o zonas, donde no hay una presencia adecuada de la resina de inyección, por ello, es importante que las universidades, desarrollen estudios encaminados a comprender el fenómeno de formación de vacíos, además de conocer su influencia en las propiedades mecánicas finales de las piezas, y a diseñar, implementar y evaluar estrategias de inyección que permitan reducir el nivel de los mismos en las piezas terminadas. El propósito del presente proyecto, fue evaluar el llenado de moldeo líquido en composites a escala mesoscópica, mediante la ayuda del software ANSYS, se realizaron simulaciones para la saturación de una celda representativa unitaria, y de esta forma, determinar la formación de poros por atrapamiento mecánico. Para dibujar la geometría en el ANSYS, se caracterizó la preforma mediante estereomicroscopía y SEM (Microscopia de Barrido electrónico), la cual, nos aportó varias imágenes que nos permitieron mediante el Software ImageJ, tomar todas las medidas que se necesitaban para construir dicha celda representativa unitaria. Posteriormente, mediante simulaciones sucesivas, se obtuvieron las imágenes en función del tiempo, para cinco diferentes presiones de inyección en una celda representativa unitaria, y en dichas imágenes, se pudo observar la formación de poros por atrapamiento mecánico, cuyas formas varían en el tiempo, desde circulares, para luego volverse de forma elíptica, y finalmente tomar una forma de hilo. El tiempo para alcanzar el 90% de saturación de la preforma, fue inversamente proporcional a la presión de inyección aplicada. Se pudo obtener además de las imágenes, los puntos de la tasa de saturación vs la saturación, para luego en posteriores estudios, obtener mediante regresión, las curvas para cada una de las cinco presiones de inyección, y crear una base para estudios posteriores a escala macroscópica.

Abstract

In liquid composite molding (LCM) processes, the main manufacturing defect is the formation of voids or areas, where there is not an adequate presence of injection resin, therefore, it is important that universities develop studies aimed at understand the phenomenon of void formation, in addition to knowing its influence on the final mechanical properties of the pieces, and to design, implement and evaluate injection strategies that allow reducing their level in the finished pieces. The purpose of this project was to evaluate the filling of liquid molding in composites at a mesoscopic scale, using the ANSYS software, simulations were carried out for the saturation of a representative unitary cell, and in this way, determine the formation of pores by entrapment. mechanic. To draw the geometry in ANSYS, the preform was characterized by stereomicroscopy and SEM (Scanning Electron Microscopy), which provided us with several images that allowed us, through ImageJ Software, to take all the measurements that were needed to build said representative cell. unitary. Subsequently, through successive simulations, the images were obtained as a function of time, for five different injection pressures in a unitary representative cell, and in these images, the formation of pores due to mechanical trapping, whose shapes vary over time, could be observed. from circular, to then becoming elliptical, and finally taking on a thread-like shape. The time to reach 90% saturation of the preform was inversely proportional to the applied injection pressure. It was possible to obtain, in addition to the images, the points of the saturation rate vs. the saturation, and then in subsequent studies, obtain, by means of regression, the curves for each of the five injection pressures, and create a base for subsequent scale studies. macroscopic