模拟树脂转注成型制程 预测充填行为

in 产品技巧 on 5 月 25, 2017

树脂转注成型(Resin Transfer Molding, RTM)是纤维补强材料(Fiber-reinforced plastics, FRP)制造方法的其中一种。FRP是高分子基材透过纤维补强的复合材料,其产品因为高强度和刚性,已被广泛用于航空和汽车产业。树脂转注成型的基本制程为:首先将纤维布放入模穴,再将热固性树脂注入模穴中。

树脂转注成型制程的挑战是选择入口和通风位置,以避免流动不平衡现象。由于纤维布内非等向性之渗透率和流体黏度会随时间增加,若缺乏3D模拟工具,将无法准确预测复杂的树脂充填行为。此外排(抽/逃)气是在RTM制程的也是一个重要影响因素。在充填阶段,树脂从入口充填到排气边界,不同的排气边界长度将造成不同的流动行为。Moldex3D树脂转注成型模块(RTM)可以辅助用户在产品试模和模具制造前预测RTM制程中的流动行为,并藉此修改及优化产品设计。

Moldex3D树脂转注成型模块支持树脂产品的制程仿真,透过充填/熟化的分析,使用者可以更容易评估决定适合的生产条件;此外并提供操作简易的精灵工具和后处理器,可帮助进行早期缺陷诊断和设计修改。

步骤1: 建立新项目并点选3D实体分析引擎,在设定应用制程中,选择树脂转注成型。

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步骤 2: 充填设定:
与射出成型的充填过程是由充填时间来控制不同,树脂转注成型的充填过程则是由流率和压力控制。树脂转注成型分析支持两种类型的充填设定:由流率由压力

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  • 流率控制:使用入口流率,和在多段设定里分配流率的多段设定。
  • 压力控制:在多段设定里利用入口压力和压力分布进行压力设定。

此外,使用者还可调整充填过程中的塑料温度、模具的温度分布。例如,充填时间是指计算器终止充填分析的时间点。

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步骤 3: 熟化设定:
在熟化设定选项,用户可以指定熟化切换时间压力

当已经达到充填时间(充填设定)或模穴已完全填满,分析将会从充填切换成熟化。此外,使用者还可选择以充填体积充填时间去指定熟化切换时间点。若选择体积充填(%),熟化切换会在模穴达到使用者定义充填百分比时;若选择充填时间(秒),熟化切换则会发生在使用者定义的充填时间。

当达到设定的熟化时间,熟化分析就会终止。熟化压力则是经由参考压力和压力分布进行控制。选择参考熟化的压力则是取决于充填结束压力熟化压力,并可在熟化压力分布多段设定选择压力曲线。

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步骤 4: 在RTM标签内点选RTM边界条件下的设定,可开启Designer工作区,设置逃气边界条件。设置完成后,RTM边界条件下相关项目会被勾选。使用者可在工作区内定义逃气边界条件。

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步骤 5: 在工作区中,点击添加逃气边界条件(Venting BC)和选择排气BC的位置。被选择的通气位置附近的面会被定义成逃气边界 (Venting BC),设定完成后点选 predict-filling-behavior-in-resin-transfer-molding-through-simulation-tool-9 。定义完排气边界并完成剩余的项目设定后,使用者即可执行充填和熟化分析。

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不同排气边界条件对流动行为的影响
下图呈现不同排气边界(venting boundary)长度的分析结果,二者产生不同的流动行为。

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