スマートRTM成形のための樹脂流動および硬化の超音波モニタリング

2008 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18560084
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: 山嵜 友裕 Osaka City University, 大学院・工学研究科, 准教授 (80230382)
• Keywords: FRP / RTM成型 / モニタリング / 超音波 / 樹脂流動 / スマート化 / 樹脂硬化

Research Abstract

強化繊維クロスを設置した金型内に樹脂を含浸させてFRPを成形するRTM法において,高品質な成形品を効率よく得るためには樹脂の流動状態や硬化状態を成形中にモニタリングするスマート化が必要不可欠である.昨年度までの研究で,樹脂の付着により金型内側表面での超音波の反射係数が変化することを利用し,電磁超音波センサを用いて樹脂流動先端位置を検出できることを確認した.今年度は圧電フィルムによる樹脂流動モニタリングの可能性を検討するとともに,離型のタイミングを最適化することによる成形サイクルの短縮に必要な樹脂硬化モニタリングを圧電フィルムおよび電磁超音波センサを用いて行った.
短冊状の圧電フィルムを金型外側表面に貼付し,樹脂流動先端位置を変化させながら金型内での第1エコーと第2エコーの振幅比を測定した.両者はほぼ線形関係にあり,フィルム寸法とほぼ同じ領域で樹脂流動先端位置を評価できることを明らかにした.
樹脂の音響インピーダンスが硬化過程において変化することを利用すると,硬化モニタリングが行える可能性がある.圧電フィルムではエコーの振幅比,電磁超音波センサでは金型内の定在波の減衰係数を樹脂の含浸後に測定した.いずれの値も比較のため行った誘電率センサの測定結果と同様に徐々に変化割合を低下させながら一定値に収束する傾向を示すことから,硬化モニタリングが可能であることを確認した.これらの方法は誘電率センサとは異なり導電性の炭素繊維クロスの影響を受けないことを示した.