Materiales.Compuestos at 16:37, 14 October 2022

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== 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.

== Full document ==
<pdf>Media:Draft_Content_109282805native-articles-150.pdf</pdf>

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 [[File:Baskaran_et_al_2018a-image5-c.png|centre|600x600px]]
-'''Figura 1: '''Esquema del molde.
+<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;">
 ==='''2.1''' Sistema de monitorizado===
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-'''Figura 2: '''Diagrama de control de flujo.
+<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;">
 ==='''2.2''' Interpretación de la señal del sensor de presión===
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 [[File:Baskaran_et_al_2018a-image7.png|centre|600x600px]]
-'''Figura 3: '''Esquema de la caracterización del sensor.
+<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;">
 <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;">[[File:Baskaran_et_al_2018a-image9-c.png|centre|600x600px]]</div>
-'''Figura 4: '''Señal de los sensores.
+<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;">
 La figura 4 muestra el valor de ambos sensores en el tiempo a 100 ͦC que es representativa de las otras temperaturas de curado estudiadas. En el eje vertical izquierdo se muestra la señal del sensor de presión (''p''), mientras que en el eje vertical derecho se muestra la señal del sensor eléctrico, es decir, la resistencia que muestra la resina cada instante (''R''), el grado de conversión equivalente (''α''), y la temperatura de la resina (''T''). En el primer tramo, hasta zona A, se da la fase de calentamiento, donde la resina al principio está en estado líquido a temperatura ambiente y sucesivamente aumenta la viscosidad hasta llegar a la gelificación e inicio de la vitrificación. A partir de este instante (zona A) el sensor detecta modificaciones de presión debidas a dos fenómenos; i) a la contracción que sufre la resina por el curado (negativa) y ii) a la expansión térmica (positiva). Entre la zona A y la C la señal del sensor eléctrico empieza a aumentar, lo que se relaciona con el aumento del grado de conversión. Por el contrario, el sensor de presión registra una caída de señal, lo que se relaciona con la contracción que sufre la resina en el curado. La caída de presión es más pronunciada en el tramo A-B, debido a que la relación entre la contracción volumétrica de la resina frente al grado de curado no es lineal, siendo mayor al inicio del curado [12]. En algunos casos el nivel de contracción puede ser tan grande, que se pierde el contacto entre el sensor y el material. Al final de la zona B, la caída de presión es menor, y el grado de conversión se encuentra entre el 0,3 y el 0,4. La rigidez y la resistencia de la matriz evoluciona con el grado de curado, y para estos niveles de conversión, según bibliografía, la epoxy alcanza niveles del 50% de las propiedades finales [12]. Por lo tanto, y dependiendo de la simplicidad del componente que se esté fabricando, la rigidez es suficientemente elevada como para desmoldar. Por último, cuando el grado de conversión está llegando a 0,8 la señal del sensor de presión tiende a estabilizarse (zona C). Este puede ser un segundo criterio de desmoldeo más conservador.
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 [[File:Baskaran_et_al_2018a-image10.png|centre|600x600px]]
-'''Figura 5: '''Ventana de procesos que relaciona la temperatura de curado con los tiempos de cada etapa.
+<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;">
 ==3 Estudio de un componente de automoción ==
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 Para el análisis de este estudio se ha seleccionado una barra anti-intrusión (Figura 6). El refuerzo empleado para la fabricación del prototipo es un tejido biaxial ''Non-Crimp Fabric ''(NCF) de fibra de carbono de 50k y 610 g/m<sup>2</sup>, referencia HPT 610 C09. La preforma de la barra anti-intrusión está compuesta por cuatro telas en la parte central, y seis capas en los laterales, debido al aumento del espesor de la pieza.
 <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;">
-'''Tabla 1: '''<span style="text-align: center; font-size: 75%;">Resultados de la fabricación a diferentes temperaturas. ''t''<sub>i</sub> Tiempo de inyección, ''P'' y ''Q'' Presión y caudal de inyección, ''V''<sub>1</sub> Volumen inyectado, ''f''<sub>c</sub> fuerza de compresión, ''S''<sub>c1</sub> Señal del sensor de presión 1, ''t''<sub>g</sub> tiempo de gel y ''t''<sub>c</sub> tiempo de curado</span></div>
+<span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Tabla 1: '''Resultados de la fabricación a diferentes temperaturas. ''t''<sub>i</sub> Tiempo de inyección, ''P'' y ''Q'' Presión y caudal de inyección, ''V''<sub>1</sub> Volumen inyectado, ''f''<sub>c</sub> fuerza de compresión, ''S''<sub>c1</sub> Señal del sensor de presión 1, ''t''<sub>g</sub> tiempo de gel y ''t''<sub>c</sub> tiempo de curado</span></div>
 {| style="width: 100%;margin: 1em auto 0.1em auto;border-collapse: collapse;"
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 La resina que se ha utilizado es una resina epoxy de rápido curado (XB 3585) y endurecedor (Aradur<sup>®</sup> 3475), suministrada por Hunstman. La proporción empleada ha sido 100:21.
 [[File:Captura de pantalla 2022-10-14 183019.png|centre]]
-'''Figura 6: '''Prototipo de barra anti-intrusión.
+<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;">
 La consigna de la inyectora utilizada ha sido 500 cm<sup>3</sup>/min y la limitación de 20 bar de presión de inyección. Se han estudiado tres temperaturas de curado: 80, 100 y 120 ºC.

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 La resina que se ha utilizado es una resina epoxy de rápido curado (XB 3585) y endurecedor (Aradur<sup>®</sup> 3475), suministrada por Hunstman. La proporción empleada ha sido 100:21.
+[[File:Captura de pantalla 2022-10-14 183019.png|centre]]
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 '''Figura 6: '''Prototipo de barra anti-intrusión.