Process Mechanisms and Material Properties for Advanced VARI Flow Simulation

Die vakuumunterstützte Harzinfusion (Vacuum-Assisted Resin Infusion, VARI) ist ein Verfahren aus der Familie des Liquid Composite Moulding (LCM), einer Gruppe von Prozesstechnologien zur Herstellung einer Vielzahl von Strukturen aus faserverstärkten Polymerverbundwerkstoffen. Obwohl der Ablauf der VARI-Technik vergleichsweise einfach erscheint, ist der Prozess hinsichtlich seiner Mechanismen äußerst komplex. Aufgrund der halbsteifen Form (einseitig, flexible Vakuumfolie) ändert sich während der Infusion der Druckgradient. Infolgedessen variiert die Preform-Dicke zeitlich und räumlich, was sich direkt auf Porosität und Permeabilität auswirkt. Darüber hinaus umfasst der Materialaufbau typischerweise Hilfsmaterialien wie einzelne Lagen Abreißgewebe und Fließhilfen, die an das Faserverstärkungsmaterial angrenzen. Dadurch entsteht ein inhomogener Materialaufbau, der zu einer Kombination aus In-Plane- und Out-of-Plane-Strömungseffekten führt. Ziel dieser Arbeit ist es, eine umfassende Datengrundlage bereitzustellen, die als Eingabe für fortgeschrittene VARI-Prozesssimulationen erforderlich ist. Insbesondere werden (i) Lagenstärke und Kompressibilität, (ii) In-Plane-Permeabilität sowie (iii) der Strömungsfortschritt in VARI-Experimenten untersucht. Zwei verschiedene glasfaserbasierte Gewebe (ein Gewebe und ein Non-Crimp-Fabric) sowie Abreißgewebe und Fließhilfen, die typischerweise als VARI-Verbrauchsmaterialien eingesetzt werden, werden charakterisiert. Die aus der experimentellen Arbeit gewonnenen Daten dienen anschließend als Eingabedaten für VARI-Strömungssimulationen. Der in den Experimenten beobachtete Strömungsfortschritt wird mit den Vorhersagen der Simulationen verglichen.