Optimization of the CRTM process by means of monitoring techniques

Abstract

In this work the feasability of the monitoring system, composed of flow-rate and injection pressure sensors, in addition to the pressure sensors integrated in the mold, is demonstrated to determine the optimal process window of the CRTM (Compression Resin Transfer Molding). The sensors of the injector allow monitoring of the injection phase, while the pressure sensors integrated in the mold allow the phases of the compression and the curing to be followed. In order to relate the pressure sensor variations with the curing phase, an electric current sensor has been used. The increase of the resistance, associated with the beginning of curing, corresponds in time with the pressure drop, which in turn is justified by the contraction generated during curing. This pressure drop reaches a horizontal asymptote which corresponds to a conversion rate of 40%. Based on this behavior of the pressure sensor, it is possible to determine the minimum time for the demoulding of each of the pieces. Finally, the system has been used to monitor the manufacturing of prototypes with curing temperatures between 80-120 ºC, and it has been confirmed that the sensors identify the parts that are inside the process window and those that are not.

En el presente trabajo se demuestra la validez del sistema de monitorizado, compuesto por los sensores de caudal y presión de inyección de la inyectora, además de los sensores de presión integrados en el molde, para determinar la ventana de proceso óptima del CRTM (Compression Resin Transfer Moulding). Los sensores de la inyectora permiten monitorizar la fase de inyección, mientras que los sensores de presión integrados en el molde permiten hacer el seguimiento de las fases de compresión y curado. Para relacionar las variaciones de presión con las etapas de curado, se ha empleado un sensor eléctrico de corriente continua. El aumento de la resistencia, asociada con el comienzo del curado, se corresponde en el tiempo con la caída de la presión, que a su vez se justifica por la contracción generada durante el curado. Esta caída de presión llega a una asíntota horizontal que se corresponde con un grado de conversión del 40%. Tomando como referencia este comportamiento del sensor de presión, es posible determinar el tiempo mínimo para el desmoldeo de cada una de las piezas. Finalmente, el sistema se ha empleado para monitorizar la fabricación de prototipos con temperaturas de curado entre 80-120 ºC, y se ha confirmado que los sensores identifican las piezas que se encuentran dentro de la ventana de proceso y las que no lo están.