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

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.