Advances In RTM Manufacturing Of Metal-FRP Hybrids By Self-Sealing And In-Mold Cleaning Techniques
Creators: name: Chalicheemalapalli Jayasankar, Deviprasad
Publisher: name: Universität Paderborn
Year: 2023

description: Die Bedeutung von faserverstärkten Kunststoffen für Leichtbauanwendungen nimmt aufgrund ihrer hervorragenden gewichtsspezifischen Eigenschaftswerte stetig zu. Ein entscheidender Nachteil dieser Verbundwerkstoffe sind jedoch bisher die hohen Material- und Prozesskosten, weshalb faserverstärkte Kunststoffe fast ausschließlich in kleinen bis mittleren Serien eingesetzt werden. Um die Produktionskosten zu senken, ist die Optimierung der Herstellungsverfahren von großer Bedeutung. In dieser Studie werden zwei Konzepte vorgeschlagen, die das vakuumunterstützte leichte Resin Transfer Molding (VA-LRTM) weiter optimieren können, so dass ein vollautomatischer Prozess möglich wird. Herkömmliche VA-LRTM-Verfahren werden zur Herstellung komplexer faserverstärkter Kunststoffe (FVK) und Hybridbauteile eingesetzt. Herkömmliche Formen, die zur Herstellung von Bauteilen mittels VA-LRTM verwendet werden, sind mit Polymermaterialien abgedichtet, um ein Austreten des Matrixsystems zu verhindern. Die Dichtungen sind einer enormen thermischen, chemischen und mechanischen Belastung ausgesetzt. Die Dichtung mussen daher in kurzen Abstanden ausgetauscht werden. In der aktuellen Studie wird ein Konzept vorgeschlagen, bei dem die Abdichtung durch Beschleunigung der Aushärtung des Matrixsystems selbst mit Hilfe von Heizelementen und Katalysatoren erreicht wird, was zu einem selbstdichtenden Ansatz führt. Ein weiteres Problem ist die Verunreinigung der Formoberfläche während der Bauteilproduktion. Um dieses Problem zu lösen, wurde eine modifizierte automatische Reinigungstechnik auf der Grundlage der Ultraschallreinigung vorgeschlagen, die mit minimalen Änderungen in die Produktionslinie integriert werden kann. ...
description: The importance of fiber-reinforced plastics for lightweight construction applications is steadily increasing due to their outstanding weight-specific property values. However, a decisive disadvantage of these composite materials has so far been the high material and process costs, which is why fiber-reinforced plastics are almost exclusively used in small to medium-sized series. Optimization of manufacturing methods is of great importance to reduce the production cost. In this study, two concepts are proposed that can optimize vacuum assisted light resin transfer molding (VA-LRTM) further, leading to a possibility of fully automatic process. Conventional VA-LRTM methods are used to produce complex fiber-reinforced plastics (FRP) and hybrid components. Traditional molds used to produce components via VA-LRTM are sealed using polymer materials to prevent the leakage of matrix system. The seals undergo tremendous amounts of thermal, chemical, and mechanical loadings. Thus, sealings must be replaced in short intervals. In the current study, a concept where sealing is achieved by accelerating the curing of matrix system itself with the help of heating elements and catalysts resulting in a self-sealing approach is proposed. Another concern is mold surface contamination during component production. To address this, a modified automatic cleaning technique based on ultrasonic cleaning was proposed which can be integrated into the production line with minimum modification. Both the proposed concepts were validated and optimized using experiments, simulations, and analytical approaches by producing metal-FRP hybrid shafts.