El moldeo por transferencia ( BrE : moldeo por transferencia ) es un proceso de fabricación en el que el material de fundición se introduce en un molde . El moldeo por transferencia es diferente del moldeo por compresión en que el molde está encerrado [Hayward] en lugar de estar abierto al émbolo de llenado, lo que da como resultado tolerancias dimensionales más altas y menos impacto ambiental . [1] En comparación con el moldeo por inyección , el moldeo por transferencia utiliza presiones más altas para llenar uniformemente la cavidad del molde. Esto permite que las matrices de fibras de refuerzo más gruesas se saturen más completamente con resina . [1]Además, a diferencia del moldeo por inyección, el material de fundición del molde de transferencia puede comenzar el proceso como un sólido . Esto puede reducir los costos de los equipos y la dependencia del tiempo . El proceso de transferencia puede tener una tasa de llenado más lenta que un proceso de moldeo por inyección equivalente . [1]
Proceso
Las superficies interiores del molde pueden revestirse con gel . Si se desea, el molde se precarga primero con una matriz o preforma de fibra de refuerzo . [1] El contenido de fibra de un material compuesto moldeado por transferencia puede llegar al 60% en volumen . El material de relleno puede ser un sólido o un líquido precalentado . Se carga en una cámara conocida como olla. Un pistón o émbolo empuja el material de la olla a la cavidad del molde calentada. Si el material de alimentación es inicialmente sólido, la presión de forzamiento y la temperatura del molde lo funden. Se pueden utilizar características de molde estándar como canales de bebederos, una compuerta de flujo y pasadores de expulsión. El molde calentado asegura que el flujo permanezca líquido para un llenado completo. Una vez llenado, el molde se puede enfriar a una velocidad controlada para un curado termoestable óptimo.
Variaciones
La industria identifica una variedad de procesos dentro de la categoría de moldeo por transferencia. Hay áreas de superposición y es posible que las distinciones entre cada método no estén claramente definidas.
Moldeo por transferencia de resina
El moldeo por transferencia de resina (RTM) utiliza una resina termoestable líquida para saturar una preforma de fibra colocada en un molde cerrado. El proceso es versátil y puede fabricar productos con objetos incrustados como núcleos de espuma u otros componentes además de la preforma de fibra. [2]
Moldeo por transferencia de resina asistido por vacío
El moldeo por transferencia asistido por vacío (VARTM) utiliza un vacío parcial en un lado de un tapete de fibra para tirar de la resina y lograr una saturación completa. VARTM utiliza fuerzas de pistón más bajas, lo que permite que el moldeo se realice con equipos más económicos . El uso de vacío puede permitir que la resina fluya adecuadamente o se cure sin calentar. [3] Esta independencia de temperatura permite que las preformas de fibra más gruesas y las geometrías de producto más grandes sean económicas . VARTM puede producir piezas con menos porosidad que el moldeo por transferencia regular con un aumento proporcional en la resistencia de la fundición. [4]
Moldeo por micro transferencia
También llamado micromoldeo por transferencia, el micromoldeo por transferencia es un proceso que utiliza un molde para formar y luego transferir estructuras tan pequeñas como 30 nm sobre películas delgadas y microcircuitos. [5] A diferencia del moldeo por transferencia de escala normal, la forma micro puede y se usa con metales y no metales . [6]
Defectos
Limitar los defectos es clave cuando se produce comercialmente cualquier tipo de material. El moldeo por transferencia no es una excepción. Por ejemplo, los huecos en las piezas moldeadas por transferencia reducen significativamente la resistencia y el módulo. [7] También puede haber defectos cuando se utilizan fibras alrededor de esquinas afiladas. El flujo de resina puede crear zonas ricas en resina en el exterior de estas esquinas. [8]
Distribución de presión
Hay varios factores que contribuyen a los huecos en el producto final del moldeo por transferencia. Uno es una distribución de presión no uniforme entre el material que se presiona en el molde. En este caso, el material se pliega sobre sí mismo y genera huecos. Otro son los huecos en la resina que se introducen previamente en el molde. Esto puede ser obvio, pero es un contribuyente principal. Las cosas que se deben hacer para limitar estos moldes incluyen presionar la resina a alta presión, mantener uniforme la distribución de la fibra y usar una resina base de alta calidad debidamente desgasificada.
Esquinas filosas
Las esquinas afiladas son el problema de toda la fabricación basada en moldes, incluida la fundición. Específicamente en el moldeo por transferencia, las esquinas pueden romper fibras que se han colocado en el molde y pueden crear huecos en el interior de las esquinas. Este efecto se demuestra en la Figura 3 a la derecha. El factor limitante en estos diseños es el radio de la esquina interior. [8] Este límite de radio interno varía según la resina y la fibra seleccionada, pero una regla general es que el radio debe ser de 3 a 5 veces el espesor del laminado. [8]
Materiales
El material más comúnmente utilizado para el moldeo por transferencia es un polímero termoestable. Este tipo de polímero es fácil de moldear y manipular, pero al curar, se endurece y adquiere una forma permanente. [9] Para piezas moldeadas por transferencia homogéneas sencillas, la pieza se fabrica simplemente con este sustrato de plástico. Por otro lado, el moldeo por transferencia de resina permite fabricar un material compuesto colocando una fibra dentro del molde y posteriormente inyectando el polímero termoendurecible. [10]
Los defectos conocidos como huecos y resina seca (en el caso del moldeo por transferencia de resina) son posibles en el moldeo por transferencia y, a menudo, se ven agravados por materiales de alta viscosidad. Esto se debe a que un plástico de alta viscosidad que fluye a través de un molde delgado puede pasar por alto áreas vacías enteras, dejando bolsas de aire. Cuando quedan bolsas de aire en presencia de fibra, se crea un área "seca", que evita que la carga se transfiera a través de las fibras en el área seca.
Los materiales utilizados para el plástico son a menudo poliuretanos o resinas epoxi. Ambos son blandos y maleables antes del curado, volviéndose mucho más duros después de fraguar. Los materiales utilizados para las fibras varían ampliamente, aunque las opciones comunes son las fibras de carbono o kevlar, así como las fibras orgánicas, como el cáñamo. [11]
Referencias
- ^ a b c d Ornaghi, Heitor Luiz; Bolner, Alexandre Sonaglio; Fiorio, Rudinei; Zattera, Ademir Jose; Amico, Sandro Campos (15 de octubre de 2010). "Análisis mecánico y mecánico dinámico de composites híbridos moldeados por moldeo por transferencia de resina". Revista de ciencia aplicada de polímeros . 118 (2): 887–896. doi : 10.1002 / app.32388 . ISSN 1097-4628 .
- ^ Kendall, KN; Rudd, CD; Owen, MJ; Middleton, V. (1 de enero de 1992). "Caracterización del proceso de moldeo por transferencia de resina". Fabricación de composites . 3 (4): 235–249. doi : 10.1016 / 0956-7143 (92) 90111-7 .
- ^ Heider, Dirk; Graf, A .; Fink, Bruce K .; Gillespie, Jr., John W. (1 de enero de 1999). "Control de retroalimentación del proceso de moldeo por transferencia de resina asistido por vacío (VARTM)". Control de procesos y sensores para la fabricación II. 3589 : 133-141. doi : 10.1117 / 12.339956 . Cite journal requiere
|journal=
( ayuda ) - ^ Hayward, JS; Harris, B. (1 de septiembre de 1990). "El efecto de la asistencia al vacío en el moldeo por transferencia de resina". Fabricación de composites . 1 (3): 161-166. doi : 10.1016 / 0956-7143 (90) 90163-Q .
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