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문제 정의
- 다음으로 금형이 완전히 충전되기 직전, 수지 배출구 지점의 유동 형상을 알아보고자 한다. Fig.
- 우선 대차 프레임의 코어는 Kim과 Lee[10]의 연구와 같이 사이드 빔 부분은 프리프레그와 폼을 순차적으로 적층하고, 크로스 빔의 경우 프리프레그를 적층한 후 오토클레이브 공법으로 성형할 수 있으며, 이후 코어 완성품과 섬유 프리폼을 몰드에 삽입 후 수지를 주입하여 프레임 스킨의 RTM 성형을 진행하게 된다. 본 연구에서는 대차 프레임 스킨에 대하여 RTM 성형 공정의 진행 특성을 중점적으로 분석하였다.
- 앞선 충전시간의 분석에 있어서 수지의 점도 특성과 투과성 계수(등방성)에 따라서 유동해석의 결과치인 유동시간의 변화를 알아보았다. 이번에는 유동 패턴이 섬유 배향성에 따라 어떻게 변화하는지 알아보고자 한다.
가설 설정
- 섬유 길이의 수직방향 투과성 계수(K22)는 식(4)을 활용하여 계산할 수 있다. 섬유배열 타입은 마찬가지로 정사각형 구조 타입의 섬유 배열로 가정하여 C2=0.4의 값을 적용하였다. 섬유 매트의 적층 각도가 다른 경우 투과성 계수는 식(5)와 같이 적층 두께에 대한 평균값으로 구할 수 있다.
- 해석을 위한 수지는 Hexion 社의 RIM135 수지와 RIMH137 경화제를 일정비율로 혼합한 수지를 고려하였다. 실제 RTM 공정시 경화가 시작되기 이전에 금형 충전을 끝내야 하기 때문에, 점도는 일정값으로 가정하였다. 수지 주입을 위한 주입구와 배출을 위한 배출구의 위치는 Fig.
- 그리고 금형 충전 패턴에 맞게 수지 배출구의 위치를 지정함으로써 성형시간을 단축할 수 있음을 확인하였다. 이번 연구에서 해석을 위한 가정으로 수지의 점도를 일정값으로 지정하였는데 실제 성형에 있어서 유동 충전시간이 1시간 이상이 소요되는 경우 수지의 경화를 고려하여야 한다. 수지 경화가 시작되기 이전에 성형을 마치기 위해서는 주입구의 수를 늘려야 하며, 그에 따라 유동선단이 만나고 기공이 형성되는 지점의 개수가 증가하게 된다.
- 이번 연구에서는 정사각형 구조 타입의 섬유 배열을 고려하였으며 섬유 직경은 15 µm로 가정하여 투과성 계수 값을 계산하였다.
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