KR20240063441A - Fiber-reinforced composite material forming method and forming apparatus using VARTM process - Google Patents

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문지훈
곽성훈
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재단법인 경북하이브리드부품연구원
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Abstract

기공(void)을 줄이고 섬유부피분율을 증가시킬 수 있는 VARTM 공정을 이용한 섬유강화 복합재료 성형방법 및 성형장치가 개시된다.
개시된 VARTM 공정을 이용한 섬유강화 복합재료 성형방법은, 진공 백 필름 내부에 진공압을 형성하고 상기 진공압에 의해 액상 수지가 이송되면서 섬유강화 복합재료를 성형하는 방법으로, 상기 진공 백 필름 내부에 진공압을 형성하는 제1 단계; 상기 진공 백 필름 내부로 액상 수지를 주입하는 제2 단계; 상기 액상 수지 주입 중, 액상 수지 주입 압력을 증가시키는 제3 단계;를 포함한다.
A fiber-reinforced composite material molding method and molding device using the VARTM process, which can reduce pores and increase fiber volume fraction, are disclosed.
The fiber-reinforced composite material forming method using the disclosed VARTM process is a method of forming a fiber-reinforced composite material by forming a vacuum pressure inside the vacuum bag film and transporting the liquid resin by the vacuum pressure. A first step of forming pneumatic pressure; A second step of injecting liquid resin into the vacuum bag film; It includes a third step of increasing the liquid resin injection pressure during the liquid resin injection.

Description

VARTM 공정을 이용한 섬유강화 복합재료 성형방법 및 성형장치 {Fiber-reinforced composite material forming method and forming apparatus using VARTM process}Fiber-reinforced composite material forming method and forming apparatus using VARTM process}

본 발명은 기공(void)을 줄이고 섬유부피분율을 증가시킬 수 있는 VARTM 공정을 이용한 섬유강화 복합재료 성형방법 및 성형장치에 관한 것이다. The present invention relates to a fiber-reinforced composite material molding method and molding device using the VARTM process, which can reduce pores and increase fiber volume fraction.

VARTM(Vacuum assisted resin transfer molding)은 진공상태에서 수지를 주입하여 제품을 성형하는 대표적인 고분자 복합재 성형기술 중 하나이다.VARTM (Vacuum assisted resin transfer molding) is one of the representative polymer composite molding technologies that molds products by injecting resin in a vacuum.

VARTM 공정은 액상성형기술(LCM, Liquid Composite Molding)과 탈오토클레이브(OoA, Out of Autoclave) 범주에 속해 있으며 저가의 공정 구축비로 대면적 FRP(Fiber Reinforced Plastics) 부품을 생산할 수 있는 기술이다. 하지만 낮은 섬유부피분율로 인해 고신뢰성 부품에는 적용이 어려웠다. 그러나 최근에는 이러한 단점을 보완하는 공정 기술이 개발되면서 항공산업에도 적용이 확대되고 있다.The VARTM process belongs to the liquid composite molding (LCM) and out of autoclave (OoA) categories and is a technology that can produce large-area FRP (Fiber Reinforced Plastics) parts at a low cost of process construction. However, due to the low fiber volume fraction, it was difficult to apply it to high-reliability parts. However, recently, as process technology that compensates for these shortcomings has been developed, its application is expanding to the aviation industry.

VARTM 공정은 수지의 유동과 프리폼에 가해지는 최대 압축압력이 대기압에 의해 성형되기 때문에 섬유부피분율을 오토클레이브 수준으로 달성하기는 어려웠다. 그리고 높은 기공(Void) 함량으로 인해 기계적 물성에도 손실이 컸다. 따라서, 기공을 줄이고 섬유부피분율을 높일 수 있는 기술의 개발이 필요한 실정이다.In the VARTM process, it was difficult to achieve the fiber volume fraction at the autoclave level because the resin flow and the maximum compression pressure applied to the preform are molded by atmospheric pressure. Additionally, there was a significant loss in mechanical properties due to the high void content. Therefore, there is a need to develop technology that can reduce pores and increase fiber volume fraction.

한국공개특허 10-2016-0071611호Korean Patent Publication No. 10-2016-0071611

본 발명은 기공을 줄이고 섬유부피분율을 증가시킬 수 있는, VARTM 공정을 이용한 섬유강화 복합재료 성형방법 및 성형장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide a fiber-reinforced composite material molding method and molding device using the VARTM process, which can reduce porosity and increase fiber volume fraction.

본 발명의 실시예에 따른 VARTM 공정을 이용한 섬유강화 복합재료 성형방법은, The fiber-reinforced composite material molding method using the VARTM process according to an embodiment of the present invention,

진공 백 필름 내부에 진공압을 형성하고 상기 진공압에 의해 액상 수지가 이송되면서 섬유강화 복합재료를 성형하는 방법으로, 상기 진공 백 필름 내부에 진공압을 형성하는 제1 단계; 상기 진공 백 필름 내부로 액상 수지를 주입하는 제2 단계; 상기 액상 수지 주입 중, 액상 수지 주입 압력을 증가시키는 제3 단계;를 포함한다.A method of forming a fiber-reinforced composite material by forming vacuum pressure inside the vacuum bag film and transporting the liquid resin by the vacuum pressure, comprising: a first step of forming vacuum pressure inside the vacuum bag film; A second step of injecting liquid resin into the vacuum bag film; It includes a third step of increasing the liquid resin injection pressure during the liquid resin injection.

본 발명의 실시예에 따른 VARTM 공정을 이용한 섬유강화 복합재료 성형방법에 있어서, 상기 제3 단계는, 계단 파형이 되도록 상기 액상 수지 주입 압력을 증가시키는 것이 바람직하다. In the fiber-reinforced composite material molding method using the VARTM process according to an embodiment of the present invention, in the third step, it is preferable to increase the liquid resin injection pressure to form a step waveform.

본 발명의 실시예에 따른 VARTM 공정을 이용한 섬유강화 복합재료 성형장치는, The fiber-reinforced composite material molding device using the VARTM process according to an embodiment of the present invention,

액상 수지를 공급하는 액상 수지 공급부; 상기 액상 수지 공급부로부터 액상 수지를 공급 받아서 섬유강화 복합재료를 성형하는 액상 수지 성형부; 상기 액상 수지 성형부에 음압을 형성하는 음압 형성부;를 포함한다. 상기 액상 수지 성형부는, 하부 몰드와, 상기 하부 몰드 상부에 설치되며 일단에 수지 주입구가 형성되고 타단에 수지 배출구가 형성된 백 필름을 포함한다. 상기 액상 수지 공급부는, 음압을 형성하는 제1 진공 펌프와, 상기 제1 진공 펌프와 상기 수지 주입구를 연결하는 주입 튜브와, 상기 주입 튜브와 연결되며 액상 수지를 공급하는 액상 수지 공급조와, 상기 주입 튜브를 통해 상기 수지 주입구로 주입되는 액상 수지의 주입 압력을 조절하는 압력 조절기를 포함한다.A liquid resin supply unit that supplies liquid resin; a liquid resin molding unit that receives liquid resin from the liquid resin supply unit and molds a fiber-reinforced composite material; It includes a negative pressure forming unit that generates negative pressure in the liquid resin molding part. The liquid resin molding unit includes a lower mold and a back film installed on an upper part of the lower mold and having a resin injection port at one end and a resin discharge port at the other end. The liquid resin supply unit includes a first vacuum pump that creates negative pressure, an injection tube connecting the first vacuum pump and the resin injection port, a liquid resin supply tank connected to the injection tube and supplying liquid resin, and the injection port. It includes a pressure regulator that adjusts the injection pressure of the liquid resin injected into the resin injection port through the tube.

본 발명의 실시예에 따른 VARTM 공정을 이용한 섬유강화 복합재료 성형장치에 있어서, 상기 압력 조절기는 계단 파형이 되도록 상기 액상 수지의 주입 압력을 증가시키는 것이 바람직하다. In the fiber-reinforced composite material molding apparatus using the VARTM process according to an embodiment of the present invention, it is preferable that the pressure regulator increases the injection pressure of the liquid resin to form a step waveform.

본 발명의 실시예에 따른 VARTM 공정을 이용한 섬유강화 복합재료 성형장치에 있어서, 상기 압력 조절기를 보조하여 액상 수지의 주입 압력을 조절하는 보조 압력 조절기를 더 포함할 수 있다. 상기 보조 압력 조절기는, 상면은 상기 주입 튜브와 연결되고 하면은 상기 수지 주입구와 연결되는 하우징과, 상기 하우징 내에서 중심 방향으로 전후진 가능하도록 설치되는 무빙 블록과, 상기 무빙 블록을 전후진시키는 리니어 액추에이터를 포함할 수 있다.In the fiber-reinforced composite material molding apparatus using the VARTM process according to an embodiment of the present invention, the apparatus may further include an auxiliary pressure regulator that assists the pressure regulator to control the injection pressure of the liquid resin. The auxiliary pressure regulator includes a housing whose upper surface is connected to the injection tube and whose lower surface is connected to the resin injection port, a moving block installed to move forward and backward in the center direction within the housing, and a linear unit that moves the moving block forward and backward. It may include an actuator.

기타 본 발명의 다양한 측면에 따른 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.Details of other implementations of various aspects of the present invention are included in the detailed description below.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 기공을 줄이고 섬유부피분율을 증가시킬 수 있게 되어, 저가의 공정 구축비로도 고신뢰성 부품을 제조할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to reduce pores and increase the fiber volume fraction, making it possible to manufacture highly reliable parts even with a low process construction cost.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 VARTM 공정을 이용한 섬유강화 복합재료 성형방법이 도시된 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 VARTM 공정을 이용한 섬유강화 복합재료 성형장치가 도시된 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제어되는 액상 수지 주입 압력의 파형이 도시된 그래프이다.
도 4는 종래 기술에 따른 VARTM 공정을 이용한 섬유강화 복합재료 성형장치가 도시된 도면이다.
도 5는 종래 기술에 따른 액상 수지 주입 압력의 파형이 도시된 그래프이다.
도 6은 VARTM 공정 조건에 따른 실험결과를 요약한 표이다.
도 7은 상부 몰드가 구비된 성형장치에 따른 액상 수지 주입 압력의 파형이 도시된 그래프이다.
도 8은 VARTM 공정 조건에 따른 압축시험 결과를 보여주는 그래프이다.
도 9는 VARTM 공정 조건에 따른 섬유부피분율 결과를 보여주는 그래프이다.
도 10은 VARTM 공정 조건에 따른 기공분석 결과를 보여주는 그래프이다.
도 11은 VARTM 공정 샘플들의 단면 이미지이다.
도 12는 H-08 샘플의 단면 이미지이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 VARTM 공정을 이용한 섬유강화 복합재료 성형장치가 도시된 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 VARTM 공정을 이용한 섬유강화 복합재료 성형장치의 동작 과정이 도시된 도면이다.
Figure 1 is a flowchart showing a method of forming a fiber-reinforced composite material using the VARTM process according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing a fiber-reinforced composite material molding apparatus using the VARTM process according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a graph showing the waveform of the liquid resin injection pressure controlled according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram showing a fiber-reinforced composite material molding apparatus using the VARTM process according to the prior art.
Figure 5 is a graph showing the waveform of liquid resin injection pressure according to the prior art.
Figure 6 is a table summarizing the experimental results according to VARTM process conditions.
Figure 7 is a graph showing the waveform of the liquid resin injection pressure according to the molding device equipped with the upper mold.
Figure 8 is a graph showing compression test results according to VARTM process conditions.
Figure 9 is a graph showing the fiber volume fraction results according to VARTM process conditions.
Figure 10 is a graph showing pore analysis results according to VARTM process conditions.
Figure 11 is a cross-sectional image of VARTM process samples.
Figure 12 is a cross-sectional image of sample H-08.
Figure 13 is a diagram showing a fiber-reinforced composite material molding apparatus using the VARTM process according to another embodiment of the present invention.
Figure 14 is a diagram showing the operation process of a fiber-reinforced composite material molding device using the VARTM process according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can be modified in various ways and can have various embodiments, specific embodiments will be exemplified and explained in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 VARTM 공정을 이용한 섬유강화 복합재료 성형방법 및 성형장치를 설명한다.The terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as 'include' or 'have' are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof. Hereinafter, a fiber-reinforced composite material molding method and molding device using the VARTM process according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 VARTM 공정을 이용한 섬유강화 복합재료 성형방법(이하, "복합재료 성형방법"이라 약칭함)이 도시된 순서도이다.Figure 1 is a flowchart showing a fiber-reinforced composite material forming method (hereinafter abbreviated as "composite material forming method") using the VARTM process according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합재료 성형방법은, 백 필름 내부에 음압(진공압)을 형성하고 상기 음압에 의해 액상 수지가 이송되면서 섬유강화 복합재료를 성형하는 방법으로, 상기 백 필름 내부에 음압을 형성하는 제1 단계(S100); 상기 백 필름 내부로 액상 수지를 주입하는 제2 단계(S200); 상기 액상 수지 주입 중, 액상 수지 주입 압력을 증가시키는 제3 단계(S300);를 포함한다. 그리고, 제3 단계에서, 계단 파형이 되도록 상기 액상 수지 주입 압력을 증가시키는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 1, the composite material molding method according to an embodiment of the present invention is a method of forming a negative pressure (vacuum pressure) inside the bag film and molding a fiber-reinforced composite material while liquid resin is transported by the negative pressure. , a first step of forming negative pressure inside the back film (S100); A second step (S200) of injecting liquid resin into the back film; It includes a third step (S300) of increasing the liquid resin injection pressure during the liquid resin injection. And, in the third step, it is desirable to increase the liquid resin injection pressure so as to have a step waveform.

이에 대해, 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 VARTM 공정을 이용한 섬유강화 복합재료 성형장치(이하, "복합재료 성형장치"라 약칭함)를 참조하여 상세히 설명한다.This will be described in detail with reference to the fiber-reinforced composite material molding device (hereinafter abbreviated as “composite material molding device”) using the VARTM process according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 2.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합재료 성형장치가 도시된 도면이다. 도 2를 참조하면, 복합재료 성형장치는 액상 수지 성형부(100), 액상 수지 공급부(200), 음압 형성부(300)를 포함한다.Figure 2 is a diagram showing a composite material molding apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the composite material molding apparatus includes a liquid resin molding unit 100, a liquid resin supply unit 200, and a negative pressure forming unit 300.

액상 수지 성형부(100)는 액상 수지 공급부(200)로부터 액상 수지를 공급 받아서 섬유강화 복합재료를 성형한다. The liquid resin molding unit 100 receives liquid resin from the liquid resin supply unit 200 and molds a fiber-reinforced composite material.

액상 수지 성형부(100)는 하부 몰드(110)와, 하부 몰드 상부에 설치되며 일단에 수지 주입구(121)가 형성되고 타단에 수지 배출구(122)가 형성된 백 필름(bagging film)(120)과, 하부 몰드(110)와 백 필름(120) 사이에 형성되며 성형 대상인 직물 적층체(R)와 하부 몰드(110)와의 탈형을 보조하는 필 플라이(123, Peel ply)와, 하부 몰드(110)와 백 필름(120) 사이에 형성되며 직물 적층체(R)와 백 필름(120) 사이에서 액상 수지 공급이 원활하게 되도록 보조하는 수지 분배 매체(124, Flow meia)를 포함한다.The liquid resin molding unit 100 includes a lower mold 110, a bagging film 120 installed on the upper part of the lower mold, and having a resin injection port 121 at one end and a resin discharge port 122 at the other end. , a peel ply 123 formed between the lower mold 110 and the back film 120 and assisting in demolding the fabric laminate (R), which is a molding object, with the lower mold 110, and the lower mold 110. It is formed between the fabric laminate (R) and the back film 120 and includes a resin distribution medium (124, flow meia) that assists in smooth supply of liquid resin between the fabric laminate (R) and the back film 120.

액상 수지 공급부(200)는 액상 수지 성형부(100)로 액상 수지를 공급한다. 특히, 액상 수지 공급부(200)는 액상 수지 주입 중에, 액상 수지 주입 압력을 증가되도록 동작한다. The liquid resin supply unit 200 supplies liquid resin to the liquid resin molding unit 100. In particular, the liquid resin supply unit 200 operates to increase the liquid resin injection pressure during liquid resin injection.

이를 위해, 액상 수지 공급부(200)는 음압을 형성하는 제1 진공 펌프(210)와, 제1 진공 펌프(210)와 수지 주입구(121)를 연결하는 주입 튜브(220)와, 주입 튜브(220)와 연결되며 액상 수지를 공급하는 액상 수지 공급조(230)와, 주입 튜브(220)를 통해 수지 주입구(121)로 주입되는 액상 수지의 주입 압력을 조절하는 압력 조절기(240)를 포함한다. 그리고, 주입 튜브(220) 상에는 액상 수지 주입을 제어하는 인렛 밸브(inlet valve, 250)가 설치된다. 압력 조절기(240)는 주입 튜브(220)의 개도를 조절하는 밸브 타입일 수 있다.For this purpose, the liquid resin supply unit 200 includes a first vacuum pump 210 that generates negative pressure, an injection tube 220 connecting the first vacuum pump 210 and the resin injection port 121, and an injection tube 220. ) and includes a liquid resin supply tank 230 for supplying liquid resin, and a pressure regulator 240 for controlling the injection pressure of the liquid resin injected into the resin injection port 121 through the injection tube 220. Additionally, an inlet valve 250 is installed on the injection tube 220 to control injection of the liquid resin. The pressure regulator 240 may be a valve type that controls the opening degree of the injection tube 220.

음압 형성부(300)는 백 필름(120) 내부에 음압을 형성하여, 압력차에 의해 수지 주입구(121)를 통해 주입된 액상 수지가 직물 적층체(R)의 표면을 따라 수평 이송된 후, 직물 적층체(R)의 상하 방향으로 이송되어 액상 수지가 직물 적층체(R)를 함침하여 직물 적층체(R)를 성형하도록 한다. 또한, 음압 형성부(300)는 수지 배출구(122)를 통해 배출된 성형 후의 잉여 액상 수지가 잉여 수지 저장조(310)에 저장되도록 한다.The negative pressure forming unit 300 forms negative pressure inside the back film 120, so that the liquid resin injected through the resin injection port 121 is horizontally transferred along the surface of the fabric laminate (R) due to the pressure difference, It is transferred in the vertical direction of the fabric laminate (R) so that the liquid resin impregnates the fabric laminate (R) and forms the fabric laminate (R). In addition, the negative pressure forming unit 300 allows excess liquid resin after molding discharged through the resin discharge port 122 to be stored in the excess resin storage tank 310.

이를 위해, 음압 형성부(300)는 음압을 형성하는 제2 진공 펌프(310)와, 제2 진공 펌프(310)와 수지 배출구(122)를 연결하는 배출 튜브(320)와, 배출 튜브(320)와 연결되며 수지 배출구(122)를 통해 배출된 잉여 액상 수지를 저장하는 잉여 수지 저장조(330)를 포함한다. 그리고, 배출 튜브(320) 상에는 액상 수지 배출을 제어하는 아웃렛 밸브(outlet valve, 350)가 설치된다.For this purpose, the negative pressure forming unit 300 includes a second vacuum pump 310 that forms negative pressure, a discharge tube 320 connecting the second vacuum pump 310 and the resin discharge port 122, and a discharge tube 320. ) and includes a surplus resin storage tank 330 that stores excess liquid resin discharged through the resin outlet 122. Additionally, an outlet valve 350 is installed on the discharge tube 320 to control discharge of the liquid resin.

액상 수지 공급조(230)에는 공급되는 액상 수지의 주입 압력을 측정하는 주입 압력 측정기(260)가 설치되고, 잉여 수지 저장조(330)에는 배출되는 잉여 수지의 배출 압력을 측정하는 배출 압력 측정기(360)가 설치될 수 있다.An injection pressure meter 260 is installed in the liquid resin supply tank 230 to measure the injection pressure of the supplied liquid resin, and a discharge pressure meter 360 is installed in the surplus resin storage tank 330 to measure the discharge pressure of the surplus resin discharged. ) can be installed.

다음, 도 3을 참조하여 복합재료 성형장치의 동작 제어를 통한 복합재료 성형방법에 대해 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제어되는 액상 수지 주입 압력의 파형이 도시된 그래프이다.Next, a composite material molding method through operation control of a composite material molding device will be described with reference to FIG. 3. Figure 3 is a graph showing the waveform of the liquid resin injection pressure controlled according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합재료 성형방법 및 성형장치는, 수지 주입구(121)를 통해 백 필름(120) 내부로 액상 수지 주입을 개시한 후, 액상 수지 주입 중에 액상 수지 주입 압력을 서서히 증가시킨다. 바람직하게는, 계단 파형이 되도록 액상 수지 주입 압력을 증가시킨다. 도 3에서, P1은 수지 주입구(121) 측 압력이고, P2는 수지 배출구(122) 측 압력이며, Q는 백 필름(120) 내부에서의 액상 수지 유량이다. As shown in FIG. 3, the composite material molding method and molding device according to an embodiment of the present invention starts injecting the liquid resin into the back film 120 through the resin injection port 121, and then injects the liquid resin. Gradually increase the liquid resin injection pressure. Preferably, the liquid resin injection pressure is increased to create a step waveform. In Figure 3, P1 is the pressure on the resin inlet 121 side, P2 is the pressure on the resin outlet 122 side, and Q is the liquid resin flow rate inside the bag film 120.

액상 수지 주입 전에는, 제1 진공 펌프(210)와 제2 진공 펌프(310)를 모두 동작시켜서 백 필름(120) 양측(액상 수지 공급부(200) 측 및 음압 형성부(300) 측)의 압력차가 없도록 한다. 이후, 액상 수지 주입시에, 압력 조절기(240)를 제어하여 액상 수지 공급부(200) 측의 음압이 음압 형성부(300) 측의 음압보다 작도록 하여 액상 수지가 서서히 주입되도록 한다. 일정 시간 경과 후, 압력 조절기(240)를 통해 액상 수지 공급부(200) 측의 음압의 크기가 더 작도록 하여 액상 수지 주입 압력을 증가시킨다. 기설정된 음압(예를 들어, -0.2bar)에 이르기까지 이러한 과정을 반복하여 액상 수지 주입 압력을 최대로 증가시킨 후, 액상 수지 공급부(200) 측의 음압의 크기를 급격히 증가시킨 다음, 기설정된 시간 동안 음압을 유지한 후, 경화 공정을 진행하여 섬유강화 복합재료를 성형한다. Before injecting the liquid resin, both the first vacuum pump 210 and the second vacuum pump 310 are operated so that the pressure difference between both sides of the bag film 120 (liquid resin supply unit 200 side and negative pressure forming unit 300 side) is increased. Make sure there is no such thing. Thereafter, when the liquid resin is injected, the pressure regulator 240 is controlled so that the negative pressure on the liquid resin supply unit 200 side is smaller than the negative pressure on the negative pressure forming unit 300 side, so that the liquid resin is gradually injected. After a certain period of time has elapsed, the magnitude of the negative pressure on the side of the liquid resin supply unit 200 is reduced through the pressure regulator 240 to increase the liquid resin injection pressure. This process is repeated until the preset negative pressure (for example, -0.2 bar) is increased to maximize the liquid resin injection pressure, and then the magnitude of the negative pressure on the liquid resin supply unit 200 is rapidly increased, and then the preset negative pressure is reached. After maintaining the negative pressure for a period of time, a curing process is performed to form the fiber-reinforced composite material.

액상 수지 주입 압력을 최대로 증가시킨 후, 액상 수지 주입 압력을 급격히 감소시켜서 기설정된 시간 동안 음압을 유지하는 이유는, 수지 주입구(121) 측이 주입된 액상 수지에 의해 볼록하게 돌출되어 백 필름(120)의 상면이 불균일하기 때문에, 백 필름(120) 양 측의 음압을 유사한 수준으로 한 후, 일정 시간 동안 주입을 계속함으로써 백 필름(120)의 상면이 균일해지도록 하기 위함이다.After increasing the liquid resin injection pressure to the maximum, the liquid resin injection pressure is rapidly reduced to maintain negative pressure for a preset time because the resin injection port 121 side is convexly protruded by the injected liquid resin and the back film ( Since the upper surface of the back film 120 is non-uniform, the negative pressure on both sides of the back film 120 is set to a similar level and then injection is continued for a certain period of time to make the upper surface of the back film 120 uniform.

즉, 도 3과 같이 [0 ~ t1] 구간 동안 계단 파형이 되도록 액상 수지 주입 압력을 증가시키고, [t1 ~ t2] 구간 동안 액상 수지 주입 압력을 감소 유지시켜서 백 필름(120)을 균일하게 한 후, 경화 공정을 진행한다.That is, as shown in FIG. 3, the liquid resin injection pressure is increased to create a step waveform during the [0 to t1] section, and the liquid resin injection pressure is maintained to decrease during the [t1 to t2] section to make the back film 120 uniform. , proceed with the hardening process.

[0 ~ t1] 구간 동안 계단 파형이 되도록 액상 수지 주입 압력을 증가시킴에 따라 백 필름(120) 내에서의 액상 수지 유량은 일정하게 유지될 수 있다.By increasing the liquid resin injection pressure to form a step waveform during the [0 to t1] section, the liquid resin flow rate within the bag film 120 can be maintained constant.

이와 같이 액상 수지 주입 중, 액상 수지 주입 압력을 증가시킴에 따라 기공을 줄이고 섬유부피분율을 증가시킬 수 있게 되어, 저가의 공정 구축비로도 고신뢰성 부품을 제조할 수 있다.In this way, by increasing the liquid resin injection pressure during liquid resin injection, pores can be reduced and the fiber volume fraction can be increased, making it possible to manufacture highly reliable parts even at a low cost of process construction.

이하, 본 발명의 기공 감소 및 섬유부피분율 증가에 대해, 종래 기술과 대비하여 설명한다. 도 4는 종래 기술에 따른 VARTM 공정을 이용한 섬유강화 복합재료 성형장치가 도시된 도면이고, 도 5는 종래 기술에 따른 액상 수지 주입 압력의 파형이 도시된 그래프이다.Hereinafter, the porosity reduction and fiber volume fraction increase of the present invention will be described in comparison with the prior art. Figure 4 is a diagram showing a fiber-reinforced composite material molding apparatus using the VARTM process according to the prior art, and Figure 5 is a graph showing the waveform of the liquid resin injection pressure according to the prior art.

도 4를 참조하면, 종래 기술의 복합재료 성형장치는 액상 수지 공급부(200_2)의 구성이 본 발명과 상이하다. 종래 기술의 장치에서, 액상 수지 공급부(200_2)는 액상 수지를 공급하는 주입 튜브(220)와 액상 수지 공급조(230)와 인렛 밸브(250) 만을 구비한다. 따라서, 액상 수지 주입 압력을 제어할 수 없고, 액상 수지는 도 5와 같이 대기압 압력인 0bar의 크기로 백 필름(120) 내부로 주입된다.Referring to Figure 4, the composition of the liquid resin supply unit 200_2 in the composite material molding apparatus of the prior art is different from that of the present invention. In the prior art device, the liquid resin supply unit 200_2 includes only an injection tube 220 for supplying liquid resin, a liquid resin supply tank 230, and an inlet valve 250. Therefore, the liquid resin injection pressure cannot be controlled, and the liquid resin is injected into the bag film 120 at a level of 0 bar, which is atmospheric pressure, as shown in FIG. 5.

이러한 종래 기술에 따르면, 압력 P1 및 P2가 일정하므로, 유량 Q가 점차 감소하면서 유속 제어가 불가능하여 기공을 줄이기 어렵다.According to this prior art, since the pressures P1 and P2 are constant, the flow rate Q gradually decreases and flow rate control is impossible, making it difficult to reduce pores.

도 6은 VARTM 공정 조건에 따른 실험결과를 요약한 표이다. 결과는 압축시험, 섬유부피분율, 기공(Void) 분석의 평균값과 표준편차를 표기하였다. Figure 6 is a table summarizing the experimental results according to VARTM process conditions. The results are expressed as the average value and standard deviation of compression test, fiber volume fraction, and void analysis.

도 6에서 type A는 도 4 및 도 5의 종래 기술에 따른 실험결과이고, type B는 도 2 및 도 3의 본 발명에 따른 실험결과이며, type C는 도 7에 도시된 바와 같은 액상 수지 주입 압력 파형(P1)에 따른 실험결과이다. 한편, 도 7의 경우, 상부 몰드가 구비된 성형장치를 이용한 것으로, 최적의 유속으로 액상 수지를 주입할 수 있기 때문에 Dual-scale 흐름의 격차를 줄여 Void 최소화가 가능하지만 상부 몰드가 없는 VARTM 공정에는 적용이 불가능하다.In Figure 6, type A is the experimental result according to the prior art in Figures 4 and 5, type B is the experimental result according to the present invention in Figures 2 and 3, and type C is the liquid resin injection as shown in Figure 7. These are the experimental results according to the pressure waveform (P1). Meanwhile, in the case of Figure 7, a molding device equipped with an upper mold is used, and liquid resin can be injected at an optimal flow rate, thereby minimizing voids by reducing the gap in dual-scale flow. However, in the VARTM process without an upper mold, It is not applicable.

도 8은 VARTM 공정 조건에 따른 압축시험 결과를 보여주는 그래프이고, 도 9는 VARTM 공정 조건에 따른 섬유부피분율 결과를 보여주는 그래프이며, 도 10은 VARTM 공정 조건에 따른 기공분석 결과를 보여주는 그래프이다.Figure 8 is a graph showing compression test results according to VARTM process conditions, Figure 9 is a graph showing fiber volume fraction results according to VARTM process conditions, and Figure 10 is a graph showing pore analysis results according to VARTM process conditions.

A type 공정의 경우 B와 C type 공정보다 상대적으로 큰 편차를 보이고 있는 것을 알 수 있다. 이러한 원인은 Void 함량에 따른 편차로 해석할 수 있다. 특히 H-10 샘플의 경우, 주입 완료 후 20분간 배출구를 잠그고 수지를 추가로 충전함으로써 진공백 내부의 압력을 약간 증가시켜 준 것이 섬유부피분율이 낮아 졌음에도 불구하고 Void가 감소하여 압축강도를 증가시킨 것으로 확인된다.It can be seen that the A type process shows relatively larger deviations than the B and C type processes. This cause can be interpreted as a deviation depending on the void content. In particular, in the case of the H-10 sample, the pressure inside the vacuum bag was slightly increased by closing the outlet for 20 minutes after completion of injection and additionally filling the resin. Despite the lower fiber volume fraction, voids were reduced and compressive strength was increased. It is confirmed that it was done.

반대로 H-05의 경우 섬유부피분율이 높음 편임에도 불구하고 압축강도가 다소 낮게 나타났는데 높은 Void 함량이 원인일 것으로 충분히 예상된다. H-05 샘플의 Void 함량이 높은 원인은 주입중 유속제어가 불가능하여 다량의 기포가 생성되면서 충전되었고, 충전완료 후 주입구의 압력을 - 0.8 bar로 설정하여 5분간 유지하면서 잔류하던 Void가 낮아진 압력으로 인해 부피가 더 크게 증가한 것으로 추정된다.Conversely, in the case of H-05, although the fiber volume fraction was relatively high, the compressive strength was somewhat low, which is expected to be due to the high void content. The reason for the high void content in the H-05 sample was that it was impossible to control the flow rate during injection, so a large amount of bubbles were generated and filled. After filling, the pressure at the injection port was set to -0.8 bar and maintained for 5 minutes, and the remaining voids were lowered. It is estimated that the volume increased significantly due to this.

도 8의 압축시험 그래프를 보면 B type 공정으로 제작된 H-08 샘플이 평균 611 MPa로 가장 높게 나타났다. 그리고 A type 공정에서 상대적으로 압축강도의 편차가 크고 낮게 나타났다. 이러한 결과의 원인은 Void 함량에 따른 결과이며 특히 H-10 샘플의 경우 평균 572 MPa로 나타났는데, 도 11 (f)의 광학현미경 촬영결과를 보면 더욱 명확하게 Void가 없는 것을 확인할 수 있다. 그리고 H-09 샘플 역시 C type 공정으로 제작되었지만 평균 458 MPa로 낮게 나타났는데 주입 후 내부 압력을 올려줄 수 있는 충분한 시간을 유지하지 않은 것이 원인으로 짐작할 수 있다.Looking at the compression test graph in Figure 8, the H-08 sample produced by the B type process showed the highest average of 611 MPa. And in the A type process, the deviation of compressive strength was relatively large and low. The cause of these results is the result of the void content. In particular, the H-10 sample showed an average of 572 MPa. Looking at the optical microscopy results in Figure 11 (f), it can be seen more clearly that there are no voids. And although the H-09 sample was also produced using the C type process, it showed a low average of 458 MPa, which may be due to not maintaining enough time to increase the internal pressure after injection.

도 9의 섬유부피분율 분석그래프를 보면 대기압을 제어한 B type 공정의 H-07 샘플의 경우 평균 56.77%로 가장 높게 나타났으며 주입 후 진공백 내부의 압력을 증가시킨 H-10 시편이 평균 51.47%로 가장 낮게 나타났다. 이 그래프에서 주목할 점은 섬유부피분율의 편차이다. VARTM 공정의 경우 주입구 위치와 배출구 위치의 두께 편차로 인해 섬유부피분율의 편차도 커질 수 있다. 대기압 제어를 통해 유속을 제어한 H-06~08의 샘플이 편차가 낮게 나타났고 주입 후 진공 백 내부의 압력을 올려준 H-10 샘플의 편차도 낮은 경향을 보였다. Fig. 10의 Void 분석 그래프에서도 대기압을 제어한 샘플이 상대적으로 편차가 낮은 것을 확인할 수 있다. Looking at the fiber volume fraction analysis graph in Figure 9, the H-07 sample of the B type process that controlled atmospheric pressure showed the highest average of 56.77%, and the H-10 sample in which the pressure inside the vacuum bag was increased after injection had an average of 51.47%. It was the lowest in %. What is noteworthy in this graph is the variation in fiber volume fraction. In the case of the VARTM process, the variation in fiber volume fraction may increase due to the thickness variation between the inlet and outlet positions. The H-06~08 samples, whose flow rate was controlled through atmospheric pressure control, showed low deviation, and the H-10 sample, where the pressure inside the vacuum bag was raised after injection, also tended to be low. Fig. In the void analysis graph in Fig. 10, it can be seen that the sample controlled at atmospheric pressure has a relatively low deviation.

도 11의 (a)는 H-02 샘플의 배출구위치에서 절단한 시편을 광학현미경에서 50배율로 관찰한 단면이다. 배출구 위치에서 유속이 느리기 때문에 Macro voids가 발생한 것이 명확하게 관찰되었다. (b)는 H-02 샘플의 주입구에서 관찰한 단면 이미지이다. 유속이 빠르게 흐르면서 섬유다발 내부에 Micro voids가 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다. (c)는 수지주입이 완료된 후 주입구 위치에서 - 0.8 bar의 진공압을 5분간 유지한 H-05 샘플의 단면 사진이다. 진공백 내부의 압력이 낮아지면서 섬유부피분율은 54.4%까지 증가하였지만 잔류하던 Void가 섬유다발의 형태를 따라 길게 늘어난 것을 확인할 수 있었다. (d)는 수지 주입이 완료된 후 진공백 내부의 압력을 증가시키기 위해 배출구를 잠그고 5분간 유지한 H-09 샘플의 단면 사진이다. 진공백 내부의 압력이 충분히 증가하지 못하여 Void가 남았을 가능성이 높다. (e)는 대기압을 단계별로 높여가면서 제작한 H-08 샘플의 단면으로 섬유부피분율이 55.5% 임에도 불구하고 Void가 현저하게 줄었고 광학현미경으로도 관찰되지 않았다. 즉 유속제어 방법의 효과가 있음이 확인되었다. (f)는 수지 주입 완료 후 배출구만 잠그고 20분간 유지하여 진공백 내부의 압력을 약간 증가시킨 H-10 샘플의 단면 사진이다. 섬유부피분율이 감소하였지만 Void는 관찰되지 않았다. 즉 진공백 내부의 압력증가가 Void 감소에 긍정적인 효과를 준 것이 확인되었다.Figure 11 (a) is a cross-section of a specimen cut at the outlet of the H-02 sample observed at 50x magnification under an optical microscope. It was clearly observed that macro voids occurred due to the slow flow velocity at the outlet location. (b) is a cross-sectional image observed from the injection port of the H-02 sample. As the flow rate flows quickly, it can be seen that micro voids are formed inside the fiber bundle. (c) is a cross-sectional photograph of the H-05 sample in which a vacuum pressure of -0.8 bar was maintained for 5 minutes at the injection port location after resin injection was completed. As the pressure inside the vacuum bag decreased, the fiber volume fraction increased to 54.4%, but it was confirmed that the remaining void was elongated along the shape of the fiber bundle. (d) is a cross-sectional photograph of the H-09 sample with the outlet closed and held for 5 minutes to increase the pressure inside the vacuum bag after resin injection was completed. There is a high possibility that the pressure inside the vacuum bag did not increase sufficiently and a void remained. (e) is a cross-section of the H-08 sample produced by gradually increasing the atmospheric pressure. Although the fiber volume fraction was 55.5%, voids were significantly reduced and were not observed under an optical microscope. In other words, it was confirmed that the flow rate control method was effective. (f) is a cross-sectional photograph of the H-10 sample in which the pressure inside the vacuum bag was slightly increased by closing the outlet only and holding it for 20 minutes after completion of resin injection. Although the fiber volume fraction decreased, voids were not observed. In other words, it was confirmed that the increase in pressure inside the vacuum bag had a positive effect on reducing voids.

도 12는 H-08 시편을 200배율, 1000배율 확대한 단면 사진이다. 전반적으로 Void 없이 수지 함침이 고르게 되어 있는 것을 관찰할 수 있었다.Figure 12 is a cross-sectional photograph of the H-08 specimen at 200x and 1000x magnification. Overall, it was observed that the resin impregnation was even without voids.

다음, 도 13 및 도 14를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 VARTM 공정을 이용한 섬유강화 복합재료 성형장치를 설명한다. 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 VARTM 공정을 이용한 섬유강화 복합재료 성형장치가 도시된 도면이고, 도 14는 동작 과정이 도시된 도면이다.Next, a fiber-reinforced composite material molding apparatus using the VARTM process according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 13 and 14. Figure 13 is a diagram showing a fiber-reinforced composite material molding apparatus using the VARTM process according to another embodiment of the present invention, and Figure 14 is a diagram showing the operation process.

본 실시예에 따른 복합재료 성형장치는, 전술한 일 실시예와 유사하게 액상 수지 성형부(100), 액상 수지 공급부(200), 음압 형성부(300)를 포함하나, 액상 수지 공급부(200)의 구성이 일부 상이한 바, 상이한 부분에 대해서만 설명한다.The composite material molding device according to the present embodiment includes a liquid resin molding unit 100, a liquid resin supply unit 200, and a negative pressure forming unit 300, similar to the above-described embodiment, but the liquid resin supply unit 200 Since the composition is partially different, only the different parts will be explained.

본 실시예에서, 액상 수지 공급부(200)는 제1 진공 펌프(210)와, 주입 튜브(220)와, 액상 수지 공급조(230)와, 압력 조절기(240)와, 인렛 밸브(250), 주입 압력 측정기(260), 보조 압력 조절기(270)를 포함한다.In this embodiment, the liquid resin supply unit 200 includes a first vacuum pump 210, an injection tube 220, a liquid resin supply tank 230, a pressure regulator 240, an inlet valve 250, Includes an injection pressure gauge (260) and an auxiliary pressure regulator (270).

제1 진공 펌프(210)와, 주입 튜브(220)와, 액상 수지 공급조(230)와, 압력 조절기(240)와, 인렛 밸브(250), 주입 압력 측정기(260)는 전술한 일 실시예와 동일하므로 반복 설명은 생략한다.The first vacuum pump 210, the injection tube 220, the liquid resin supply tank 230, the pressure regulator 240, the inlet valve 250, and the injection pressure gauge 260 are the embodiment described above. Since it is the same as , repeated explanation is omitted.

보조 압력 조절기(270)는 압력 조절기(240)를 보조하여 압력 조절기(240)와 함께 액상 수지 주입 압력을 조절하거나, 또는 압력 조절기(240)를 대신하여 독자적으로 액상 수지 주입 압력을 조절할 수 있다.The auxiliary pressure regulator 270 may assist the pressure regulator 240 and control the liquid resin injection pressure together with the pressure regulator 240, or may independently control the liquid resin injection pressure instead of the pressure regulator 240.

보조 압력 조절기(270)는 상면은 주입 튜브(220)와 연결되고 하면은 수지 주입구(121)와 연결되는 하우징(271)과, 하우징(271) 내에서 중심 방향으로 전후진 가능하도록 설치되는 무빙 블록(272)과, 무빙 블록(272)을 전후진시키는 리니어 액추에이터(273)를 포함한다. 무빙 블록(272)은 하우징(271) 내에 복수개로 구비되며, 복수개의 무빙 블록(272)은 링 형상을 이룰 수 있다. 무빙 블록(272)은 상부가 넓고 하부가 좁은 상광하협(上廣下狹) 형상으로 형성되어, 넓은 상부 부분은 연속하여 주입되는 액상 수지를 일시 저장하는 버퍼 기능을 수행할 수 있다.The auxiliary pressure regulator 270 includes a housing 271 whose upper surface is connected to the injection tube 220 and the lower surface connected to the resin injection port 121, and a moving block installed to move forward and backward in the center direction within the housing 271. It includes (272) and a linear actuator (273) that moves the moving block (272) forward and backward. A plurality of moving blocks 272 are provided in the housing 271, and the plurality of moving blocks 272 may form a ring shape. The moving block 272 is formed in an upper-lower narrow shape with a wide upper part and a narrow lower part, and the wide upper part can perform a buffer function to temporarily store liquid resin that is continuously injected.

이러한 보조 압력 조절기(270)는 수지 주입구(121)와 직접 연결되어 수지 주입구(121)의 개도를 조절하여 액상 수지 주입 압력을 조절한다. This auxiliary pressure regulator 270 is directly connected to the resin injection port 121 and adjusts the opening degree of the resin injection port 121 to control the liquid resin injection pressure.

도 4의 (a)와 같이, 인렛 밸브(250)가 폐쇄된 상태에서는 리니어 액추에이터(273)가 무빙 블록(272)을 후진시켜서 하우징(271) 내벽과 가장 근접하도록 하여 수지 주입구(121)의 개도가 최대가 되도록 한다. As shown in (a) of FIG. 4, when the inlet valve 250 is closed, the linear actuator 273 moves the moving block 272 backwards so that it is closest to the inner wall of the housing 271, thereby increasing the opening degree of the resin injection port 121. Let be the maximum.

인렛 밸브(250)가 폐쇄된 상태에서 오픈 상태로 전환되어 수지 주입구(121)로의 액상 수지 주입 공정이 개시되면, 기설정된 시간 경과 후에, 리니어 액추에이터(273)가 무빙 블록(272)을 기설정된 거리 만큼 전진시켜서 수지 주입구(121)의 개도가 좁아지도록 하여 액상 수지 주입 압력을 제1 크기(P11) 만큼 증가시킨 후, 일정 시간 그 상태를 유지한다. 다시 기설정된 시간 경과 후에, 리니어 액추에이터(273)가 무빙 블록(272)을 기설정된 거리 만큼 다시 전진시켜서 수지 주입구(121)의 개도가 더욱 좁아지도록 하여 액상 수지 주입 압력을 제2 크기(P12) 만큼 증가시킨 후, 일정 시간 그 상태를 유지한다. 이러한 과정을 반복하여 도 3과 같이 [0 ~ t1] 구간 동안 계단 파형이 되도록 액상 수지 주입 압력을 증가시키고, [t1 ~ t2] 구간 동안 액상 수지 주입 압력을 감소 유지시켜서 백 필름(120)을 균일하게 한 후, 경화 공정을 진행한다.When the inlet valve 250 is switched from the closed state to the open state and the liquid resin injection process into the resin injection port 121 is started, after a preset time has elapsed, the linear actuator 273 moves the moving block 272 at a preset distance. The liquid resin injection pressure is increased by the first amount (P11) by advancing the resin injection port 121 to narrow the opening degree, and then maintaining that state for a certain period of time. After the preset time has elapsed, the linear actuator 273 moves the moving block 272 forward again by the preset distance so that the opening degree of the resin injection hole 121 becomes narrower, increasing the liquid resin injection pressure by the second size (P12). After increasing, maintain that state for a certain period of time. By repeating this process, the liquid resin injection pressure is increased to create a step waveform during the [0 ~ t1] section as shown in FIG. 3, and the liquid resin injection pressure is maintained decreased during the [t1 ~ t2] section to make the back film 120 uniform. After doing so, the curing process proceeds.

본 실시예에서, 보조 압력 조절기(270)가 압력 조절기(240)와 함께 액상 수지 주입 압력을 조절함으로써, 액상 수지 주입 압력의 증가 속도를 향상시킬 수 있게 되어, 전체적인 공정 시간을 단축시킬 수 있게 된다. 또한, 보조 압력 조절기(270)의 리니어 액추에이터(273)는 인렛 밸브(250)의 온/오프에 따라 제어부(미도시)에 의해 자동으로 동작하도록 조절되므로, 압력 조절기(240)가 동작 불능 상태일 경우에도, 액상 수지 주입 압력을 조절할 수 있다.In this embodiment, the auxiliary pressure regulator 270 controls the liquid resin injection pressure together with the pressure regulator 240, thereby improving the increase rate of the liquid resin injection pressure, thereby shortening the overall process time. . In addition, the linear actuator 273 of the auxiliary pressure regulator 270 is adjusted to operate automatically by a control unit (not shown) according to the on/off of the inlet valve 250, so that the pressure regulator 240 is in an inoperable state. In this case, the liquid resin injection pressure can be adjusted.

이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described above, those skilled in the art will be able to understand the addition, change, deletion or addition of components without departing from the spirit of the present invention as set forth in the patent claims. The present invention can be modified and changed in various ways, and this will also be included within the scope of the rights of the present invention.

100 : 액상 수지 성형부
110 : 하부 몰드 120 : 백 필름
121 : 수지 주입구 122 : 수지 배출구
123 : 필 플라이 124 : 수지 분배 매체
200 : 액상 수지 공급부
210 : 제1 진공 펌프 220 : 주입 튜브
230 : 액상 수지 공급조 240 : 압력 조절기
250 : 인렛 밸브 260 : 주입압력 측정기
270 : 보조 압력 조절기
300 : 음압 형성부
310 : 제2 진공 펌프 320 : 배출 튜브
330 : 잉여 수지 저장조 350 : 아웃렛 밸브
360 : 배출 압력 측정기
100: Liquid resin molding part
110: lower mold 120: back film
121: Resin inlet 122: Resin outlet
123: Peel ply 124: Resin distribution medium
200: Liquid resin supply unit
210: first vacuum pump 220: injection tube
230: Liquid resin supply tank 240: Pressure regulator
250: Inlet valve 260: Injection pressure gauge
270: Auxiliary pressure regulator
300: Negative pressure forming part
310: second vacuum pump 320: discharge tube
330: Surplus resin storage tank 350: Outlet valve
360: Discharge pressure meter

Claims (5)

진공 백 필름 내부에 진공압을 형성하고 상기 진공압에 의해 액상 수지가 이송되면서 섬유강화 복합재료를 성형하는 방법으로,
상기 진공 백 필름 내부에 진공압을 형성하는 제1 단계;
상기 진공 백 필름 내부로 액상 수지를 주입하는 제2 단계;
상기 액상 수지 주입 중, 액상 수지 주입 압력을 증가시키는 제3 단계;
를 포함하는, VARTM 공정을 이용한 섬유강화 복합재료 성형방법.
A method of forming a fiber-reinforced composite material by forming a vacuum pressure inside the vacuum bag film and transporting the liquid resin by the vacuum pressure,
A first step of forming vacuum pressure inside the vacuum bag film;
A second step of injecting liquid resin into the vacuum bag film;
A third step of increasing the liquid resin injection pressure during the liquid resin injection;
Fiber-reinforced composite material molding method using the VARTM process, including.
청구항 1에 있어서,
상기 제3 단계에서, 계단 파형이 되도록 상기 액상 수지 주입 압력을 증가시키는, VARTM 공정을 이용한 섬유강화 복합재료 성형방법.
In claim 1,
In the third step, a fiber-reinforced composite material molding method using the VARTM process, in which the liquid resin injection pressure is increased to form a step waveform.
액상 수지를 공급하는 액상 수지 공급부;
상기 액상 수지 공급부로부터 액상 수지를 공급 받아서 섬유강화 복합재료를 성형하는 액상 수지 성형부;
상기 액상 수지 성형부에 음압을 형성하는 음압 형성부;를 포함하며,
상기 액상 수지 성형부는, 하부 몰드와, 상기 하부 몰드 상부에 설치되며 일단에 수지 주입구가 형성되고 타단에 수지 배출구가 형성된 백 필름을 포함하고,
상기 액상 수지 공급부는,
음압을 형성하는 제1 진공 펌프와,
상기 제1 진공 펌프와 상기 수지 주입구를 연결하는 주입 튜브와,
상기 주입 튜브와 연결되며 액상 수지를 공급하는 액상 수지 공급조와,
상기 주입 튜브를 통해 상기 수지 주입구로 주입되는 액상 수지의 주입 압력을 조절하는 압력 조절기
를 포함하는, VARTM 공정을 이용한 섬유강화 복합재료 성형장치.
A liquid resin supply unit that supplies liquid resin;
a liquid resin molding unit that receives liquid resin from the liquid resin supply unit and molds a fiber-reinforced composite material;
It includes a negative pressure forming part that creates negative pressure in the liquid resin molding part,
The liquid resin molding unit includes a lower mold and a back film installed on an upper part of the lower mold and having a resin injection port at one end and a resin discharge port at the other end,
The liquid resin supply unit,
a first vacuum pump that creates negative pressure;
an injection tube connecting the first vacuum pump and the resin injection port;
a liquid resin supply tank connected to the injection tube and supplying liquid resin;
A pressure regulator that adjusts the injection pressure of the liquid resin injected into the resin injection port through the injection tube.
Fiber-reinforced composite material molding device using the VARTM process, including.
청구항 3에 있어서,
상기 압력 조절기는, 계단 파형이 되도록 상기 액상 수지의 주입 압력을 증가시키는, VARTM 공정을 이용한 섬유강화 복합재료 성형장치.
In claim 3,
The pressure regulator is a fiber-reinforced composite material molding device using the VARTM process, wherein the pressure regulator increases the injection pressure of the liquid resin to form a step waveform.
청구항 3에 있어서,
상기 압력 조절기를 보조하여 액상 수지의 주입 압력을 조절하는 보조 압력 조절기를 더 포함하며, 상기 보조 압력 조절기는,
상면은 상기 주입 튜브와 연결되고 하면은 상기 수지 주입구와 연결되는 하우징과,
상기 하우징 내에서 중심 방향으로 전후진 가능하도록 설치되는 무빙 블록과,
상기 무빙 블록을 전후진시키는 리니어 액추에이터
를 포함하는, VARTM 공정을 이용한 섬유강화 복합재료 성형장치.
In claim 3,
It further includes an auxiliary pressure regulator that assists the pressure regulator to control the injection pressure of the liquid resin, wherein the auxiliary pressure regulator includes,
a housing whose upper surface is connected to the injection tube and whose lower surface is connected to the resin injection port;
A moving block installed to move forward and backward in the center direction within the housing,
Linear actuator that moves the moving block forward and backward
Fiber-reinforced composite material molding device using the VARTM process, including.
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