Diseño y simulación de un sistema mecánico para optimizar el proceso VARTM en la fabricación de accesorios de fibra de carbono en la industria automotriz

Abstract

La tendencia al uso de materiales compuestos en el país está aumentando, impulsado por la introducción de innovadoras tecnologías como los vehículos eléctricos que requieren estos componentes para su construcción. El proceso VARTM, que consiste en la infusión de resina para la fabricación de materiales compuestos como la fibra de carbono, es el más utilizado en la empresa en cuestión desde el 2021. Sin embargo, durante el proceso de infusión de resina se observó la necesidad de un sellado hermético y un flujo constante de resina para obtener piezas de alta calidad. Actualmente, este problema genera pérdidas económicas por la necesidad de adquirir más bolsas de vacío y cintas selladoras correspondientes, por las frecuentes fallas que ocurren durante el proceso de fabricación. Por ello, en este estudio se propone el diseño de un sistema de sellado hermético y distribución de resina utilizando Autodesk Fusión 360, seguido de la simulación numérica CFD en tiempo transitorio de Ansys Fluent para la obtención de resultados y evaluación del sistema propuesto. El objetivo es desarrollar un diseño que garantice hermeticidad durante el proceso de infusión de resina, para prescindir del uso de cinta selladora de vacío. Además, se busca diseñar un sistema de tuberías que faciliten la distribución uniforme de la resina durante el proceso de infusión.

The trend toward the use of composite materials in the country is increasing, driven by the introduction of innovative technologies such as electric vehicles that require these components for their construction. The VARTM process, which involves resin infusion for the manufacture of composite materials such as carbon fiber, is the most widely used process in the company in question since 2021. However, during the resin infusion process, the need for hermetic sealing and a constant flow of resin to obtain high quality parts was observed. Currently, this problem generates economic losses due to the need to purchase more vacuum bags and corresponding sealing tapes, because of the frequent failures that occur during the manufacturing process. Therefore, this study proposes the design of a hermetic sealing and resin distribution system using Autodesk Fusion 360, followed by CFD numerical simulation in transient time in Ansys Fluent to obtain results and evaluation of the proposed system. The objective is to develop a design that guarantees hermeticity during the resin infusion process, to dispense with the use of vacuum sealing tape. In addition, the aim is to design a piping system that facilitates the uniform distribution of the resin during the infusion process