El Moldeo por Transferencia de Resina Asistido al Vacío (VARTM) o el Moldeo por Inyección al Vacío (VIM) es un proceso de fabricación de compuestos de molde cerrado fuera de autoclave (OOA) [1] . VARTM es una variación de Resin Transfer Moulding (RTM) y su característica distintiva es el reemplazo de la parte superior de una herramienta de molde con una bolsa de vacío y el uso de un vacío para ayudar en el flujo de resina. [2] El proceso implica el uso de un vacío para facilitar el flujo de resina en una capa de fibra contenida dentro de una herramienta de molde cubierta por una bolsa de vacío. Después de que se produce la impregnación, se deja curar la pieza compuesta a temperatura ambiente y en ocasiones se lleva a cabo un curado posterior opcional.
Proceso
Normalmente, este proceso utiliza una resina de poliéster o viniléster de baja viscosidad (100 a 1000 cP) junto con fibras de fibra de vidrio para crear un compuesto. [3] Normalmente, el proceso es capaz de producir compuestos con una fracción de volumen de fibra entre 40-50%. [3] La relación entre resina y fibra es importante para determinar la resistencia general y el rendimiento de la pieza final, siendo la resistencia mecánica la que más influye en el tipo de refuerzo de fibra. El tipo de resina utilizada determinará principalmente la resistencia a la corrosión, la temperatura de distorsión por calor y el acabado de la superficie. [4] Las resinas utilizadas en este proceso deben tener viscosidades bajas debido al diferencial de presión limitado proporcionado por la bomba de vacío. También se pueden utilizar fibras de alto rendimiento, como la fibra de carbono. Sin embargo, su uso es menos común y se destina principalmente a la fabricación de piezas de alta gama.
Fugas de aire
Para que VARTM cree piezas compuestas de alta calidad, es fundamental evitar las fugas de aire. Las fugas de aire pueden hacer que la resina fluya incorrectamente a través del molde y también dar lugar a la formación de burbujas de aire. Los defectos en forma de huecos ocurren cuando el composite cura con burbujas de aire en su interior. Las fugas de aire pueden deberse a un defecto en la bolsa de la aspiradora, una aplicación incorrecta de la cinta selladora o un sello inadecuado en los puntos donde la manguera se une a la bolsa de la aspiradora.
Las fugas de aire se pueden detectar utilizando varios métodos. En algunas situaciones, las burbujas de aire y, en consecuencia, las fugas de aire se pueden detectar simplemente mediante una inspección visual del material compuesto. El método más simple de 'aislamiento de fugas' implica monitorear el nivel de presión de vacío para determinar si hay fugas de aire. Si el nivel de presión de vacío no disminuye después de aspirar todo el aire del molde, entonces se puede determinar que no hay fugas de aire. [5] Sin embargo, si hubiera una caída en el nivel de presión de vacío, sería una indicación de que hubo una fuga de aire. Desafortunadamente, este método para identificar la presencia de una fuga de aire no determina la ubicación de la fuga de aire.
La ampliación de sonido también se utiliza para localizar fugas. Dado que las fugas de aire hacen ruido, este método utiliza un micrófono para amplificar el sonido a un par de altavoces o auriculares para ayudar a identificar las fugas. [5] Esto permite al usuario detectar una fuga de aire y usar el micrófono para ayudarlo a encontrar la ubicación de la fuga. Desafortunadamente, este método es ineficaz en entornos ruidosos.
También se puede utilizar aire caliente para detectar fugas. En este método, el aire caliente se fuerza a través del molde antes de usar una bomba de vacío. Si hay alguna fuga de aire en la configuración del proceso, el aire caliente se expulsará a través de la fuga. Luego, se puede usar un detector de infrarrojos para determinar si hay liberación de calor en la superficie de la bolsa de vacío, lo que sería una indicación de la presencia de una fuga de aire. [5]
VARTM frente a RTM
Tanto VARTM como RTM son procesos de molde cerrado en los que se utiliza presión para inyectar resina en el molde. Hay pocas diferencias en los materiales utilizados en VARTM vs RTM, siendo la resina y la fibra básicamente la misma para ambos procesos. Por lo tanto, si factores como la proporción de fibra a resina y la distribución de fibra de la sección transversal se mantuvieran constantes para cada proceso, los rendimientos de la pieza moldeada serían similares. [4]
RTM tiene una preforma de fibra colocada entre las mitades del molde, mientras que VARTM usa la parte inferior de la herramienta del molde y una bolsa de vacío con flujo de resina causado por el uso de una aspiradora. El RTM da como resultado piezas de tamaño pequeño-mediano que también pueden tener una forma compleja, mientras que VARTM también puede crear piezas muy grandes. VARTM también tiene ventajosamente costos de equipo más bajos que RTM. La naturaleza de un solo lado del molde VARTM tiene el inconveniente de permitir que solo un lado del compuesto tenga un acabado de clase A. Sin embargo, las piezas se pueden fabricar con un acabado de clase A en ambos lados con RTM debido a que tiene un molde superior e inferior.
Ventajas y aplicaciones
Este proceso ofrece la ventaja de no requerir un autoclave costoso y al mismo tiempo es capaz de producir piezas grandes y complejas de calidad aeroespacial. [1] Los productos producidos utilizando este método varían ampliamente en su aplicación y las partes se utilizan en aplicaciones de transporte, energía eólica, marina, infraestructura y aeroespacial. La capacidad del proceso para crear piezas grandes y complejas le ha permitido reducir eficazmente los costes de fabricación cuando se utiliza para producir piezas que tradicionalmente se construyen con numerosos componentes pequeños. Por ejemplo, LOCKHEED Martin Space Systems (LMSS) experimentó un ahorro de costos de fabricación de hasta un 75% cuando comenzó a producir la sección de un cuarto de la bahía de equipos para el misil Trident II D5 utilizando VARTM. [6]
Referencias
- ^ a b ¿ Calidad del autoclave fuera del autoclave? [En línea]. Disponible: http://www.compositesworld.com/articles/autoclave-quality-outside-the-autoclave .
- ^ X. Song, "Moldeo por transferencia de resina asistido por vacío (VARTM): desarrollo y verificación de modelos", Blacksburg, VA, 2003.
- ^ a b J. S. Tate, AT Akinola y D. Kabakov. Nanocomposites de base biológica: una alternativa a los compuestos tradicionales. La Revista de Estudios Tecnológicos. 35 (1). 2009. DOI: http://scholar.lib.vt.edu/ejournals/JOTS/v35/v35n1/tate.html#tate2004 .
- ^ a b Moldeo por transferencia de resina asistido por vacío (VARTM): qué es, qué no es, qué puede y qué no puede hacer [en línea]. Disponible: https://www.rtmcomposites.com/process/vacuum-assisted-resin-transfer-molding-vartm .
- ^ a b c S.G. Advani, F.Zhou, JB Alms y CC Corlay, "Sistema y método de detección de fugas de aire en un proceso vartm", Patente de EE. UU. 11 742 243, 5 de noviembre de 2009.
- ^ T. Steve. VARTM reduce costes. Plásticos reforzados. 45 (5), págs. 22. 2001.