Simulazione FEM del processo RTM di materiali compositi: applicazione ad un case study. = FEM simulation of the RTM process of composite materials: application to a case study.

Il forte aumento dell’utilizzo di componenti in materiale composito nelle industrie automotive e aerospaziali richiede processi di produzione sempre più veloci, automatici e ripetibili. Per questo motivo, i processi Liquid Composite Molding stanno prendendo sempre più piede rispetto all’Hand Layup o all’utilizzo di Pre-pregs. Tra i processi LCM, il più comune e diffuso è il processo Resin Transfer Molding, oggetto di questo studio. Per i componenti ad alte prestazioni, è molto importante la qualità del prodotto in termini di percentuale di vuoti. La minimizzazione delle porosità residue permette di preservare le prestazioni teoriche del composito. L’obiettivo centrale di questa tesi è quello di studiare i problemi di saturazione che si riscontrano durante la fase di impregnazione, definendo , per via numerica, una strategia di iniezione ottimale per uno schienale automobilistico. Il Capitolo 1 presenta aspetti generali sull'utilizzo dei materiali compositi utilizzati nell’industria automotive, nonchè alcune nozioni di base sui rinforzi e le matrici. Il Capitolo 2 descrive dapprima in maniera globale i principali processi di produzione, focalizzandosi successivamente in maniera più dettagliata sui processi LCM ed RTM. Nel Capitolo 3 sono descritti i meccanismi di deformazione dei tessuti secchi durante la fase di formatura nello stampo, fortemente legata alla fase di impregnazione, come si vedrà successivamente. Il Capitolo 4 contiene i modelli matematici utilizzati per descrivere i processi di iniezione dei mezzi porosi ed in particolare la derivazione dell’equazione fondamentale, la legge di Darcy. Sempre in questo capitolo vengono presentati i metodi numerici di risoluzione approssimata e gli step da seguire per effettuare la completa simulazione dei processi RTM. Nel Capitolo 5 è riportata la campagna sperimentale svolta per la caratterizzazione della permeabilità dei tessuti secchi utilizzati nello schienale. Il Capitolo 6 racchiude tutti gli aspetti numerico-simulativi, attraverso l’utilizzo del software PAM-RTM. La prima parte riguarda la validazione dei risultati sperimentali ottenuti nel Capitolo 5, simulando le prove di permeabilità. La seconda parte riguarda la simulazione del processo di impregnazione dello schienale e la definizione della strategia di iniezione migliore.