Verwerkingsmethode: Gesloten-mal technieken
18 April 2023

Read this post in English

 

De gesloten mal techniek is een efficiënte manier om producten te maken die van hogere kwaliteit zijn, sneller geproduceerd kunnen worden, minder milieuvervuiling veroorzaken en minder afval produceren dan bij open mal techniek. Hierbij worden vezelversterkingen in de mal gelegd, de mal wordt afgesloten en verzegeld en de hars wordt geïnjecteerd in de mal. Nadat de hars is uitgehard, kan de mal worden geopend om het onderdeel eruit te halen.

Vacuümtechnieken

Er zijn tal van technieken die als onderdeel van de vacuümtechniek kunnen worden beschouwd, waaronder ‘VARTM (Vacuum-Assisted Resin Transfer Moulding) of SCRIMP (Seeman’s Composite Resin Infusion Molding Process). Deze technieken hebben allemaal gemeen dat het werkstuk wordt doordrenkt met behulp van atmosferische druk. Dit is alleen mogelijk als het werkstuk hermetisch wordt afgesloten en aan één zijde lucht wordt onttrokken met een vacuümpomp.

Vacuümfolie kan worden gebruikt om een werkstuk luchtdicht af te sluiten. Een onder- en bovenmal is nodig om te voorkomen dat het werkstuk kreukelt. Hiermee is het gemakkelijker om het juiste vezelvolumegehalte te verkrijgen en een goede oppervlaktekwaliteit aan beide zijden te krijgen. Dit is vooral aan te raden bij de fabricage van proefstukken voor materiaalonderzoek. Vacuümtechniek is een eenvoudig principe waarmee hoogwaardige producten en series gemaakt kunnen worden.

Hulpmiddelen bij vacuümtechnieken

Met behulp van een mal in de gewenste vorm van het eindproduct, wordt eerst een lossingslaag aangebracht. Hierdoor kan het product na het uitharden uit de mal worden gehaald (de meeste harsen hebben een goede hechtkracht!). Daarna wordt het laminaat volgens de eisen opgebouwd. Bij een mal aan één kant, wordt vaak nog een scheurdoek (‘peel ply’) toegepast; deze fungeert als een lossingslaag, maar zorgt ook voor een bepaalde ruwheid van het oppervlak (bijvoorbeeld gunstig voor lijmen). In sommige gevallen wordt er over een deel van het product een doek of gaas gelegd, om ervoor te zorgen dat de hars overal in het product kan doordringen, voordat het uitharden begint. Ten slotte wordt de hele stapel afgesloten met vacuümfolie. Om het product heen wordt het tape (‘tacky tape’) geplakt, dat kneedbaar en zeer plakkerig is. De lossingslaag wordt hierbij niet bedekt.

Meestal is de folie niet volledig strak over de mal gespannen, maar er zitten wat vouwen in om vervormingen tijdens het proces te compenseren. Zodra alles luchtdicht is, wordt op één of meerdere punten een vacuüm toegepast. Hierdoor wordt de hars door het product gezogen. Om te vermijden dat er overtollige hars in de drukmeter of vacuüminstallatie terechtkomt, kan er een harsval aan de afvoerzijde worden geïnstalleerd.

Infusiestrategie

Voor de infusie van grote producten moet je vooraf een goede afweging maken over waar de harstoevoer en luchtafvoer worden aangesloten op het product. Deze bepalingen beïnvloeden de “infusiestrategie”. Wanneer deze verkeerd worden toegepast, kunnen de twee meest voorkomende problemen optreden:

  • Onvolledige infusie door te lang infusiepad: Als de infusie te lang duurt, wordt de hars dikker en zal het minder goed door het product stromen. Wanneer er te lange afstanden tussen de aanvoer en afvoerpunten worden gebruikt, kan de hars niet op alle plekken in het product komen.
  • Onvolledige infusie door onjuist voorkeurspad: De hars zoekt tussen invoer en afvoer de route met de minste weerstand. Als er een vezelpakket (minder goed doorlatend voor hars) is waarover het hele infusiepad een doorstroommedium ligt (goed doorlaatbaar voor hars), zal de hars de neiging hebben om door het doorstroommedium te stromen in plaats van door het vezelpakket. Dit gebeurt bijvoorbeeld ook als de harstoevoerleidingen (runners) te ver doorlopen in de opstelling; dan kan ‘racetracking’ optreden, waardoor er droge plekken ontstaan tussen de aanvoerleidingen.

Er is software ontwikkeld op basis van de combinatie van de eindige elementenmethode en de wet van Darcy waarmee je de gevolgen van je infusiestrategie kunt analyseren. Door middel van de voorspelde infusietijd kun je ook je productieproces verbeteren en optimaliseren.

* Nijssen, R. (2015). Composieten Basiskennis. Opgehaald van Composites NL: https://compositesnl.nl/wp-content/uploads/2020/03/Composieten-Basiskennis-3e-druk-NL-CNL.pdf