El moldeo por transferencia de resina asistido por vacío (VARTM) o el moldeo por inyección al vacío (VIM) es un proceso de fabricación de compuestos con molde cerrado, fuera de autoclave (OOA) [1] . VARTM es una variación del moldeo por transferencia de resina (RTM) cuya característica distintiva es el reemplazo de la parte superior de una herramienta de molde con una bolsa de vacío y el uso de una aspiradora para ayudar en el flujo de resina. [2] El proceso implica el uso de vacío para facilitar el flujo de resina hacia un estrato de fibra contenido dentro de una herramienta de molde cubierta por una bolsa de vacío. Después de que se produce la impregnación, la pieza compuesta se deja curar a temperatura ambiente y, en ocasiones, se realiza un postcurado opcional.
Normalmente, este proceso utiliza una resina de poliéster o éster vinílico de baja viscosidad (100 a 1000 cP) junto con fibras de fibra de vidrio para crear un compuesto. [3] Normalmente el proceso es capaz de producir compuestos con una fracción de volumen de fibra entre el 40 y el 50%. [3] La relación resina-fibra es importante para determinar la resistencia general y el rendimiento de la pieza final; la resistencia mecánica está más influenciada por el tipo de refuerzo de fibra. El tipo de resina utilizada determinará principalmente la resistencia a la corrosión, la temperatura de distorsión por calor y el acabado de la superficie. [4] Las resinas utilizadas en este proceso deben tener viscosidades bajas debido al diferencial de presión limitado proporcionado por la bomba de vacío. También se pueden utilizar fibras de alto rendimiento, como la fibra de carbono. Sin embargo, su uso es menos común y se destina principalmente a la fabricación de piezas de alta gama.
Para que VARTM cree piezas compuestas de alta calidad, es fundamental evitar las fugas de aire. Las fugas de aire pueden hacer que la resina fluya incorrectamente a través del molde y también provocar la formación de burbujas de aire. Los defectos en forma de huecos ocurren cuando el composite cura con burbujas de aire en su interior. La fuga de aire puede deberse a un defecto en la bolsa de la aspiradora, una aplicación inadecuada de la cinta selladora o un sellado inadecuado en los puntos donde la manguera se une a la bolsa de la aspiradora.
Las fugas de aire se pueden detectar mediante varios métodos. En algunas situaciones, las burbujas de aire y, en consecuencia, las fugas de aire se pueden detectar simplemente mediante una inspección visual del composite. El método de "aislamiento de fugas" más simple implica monitorear el nivel de presión de vacío para determinar si hay fugas de aire. Si el nivel de presión de vacío no disminuye después de aspirar todo el aire del molde, entonces se puede determinar que no hay fugas de aire. [5] Sin embargo, si hubiera una caída en el nivel de presión de vacío, sería una indicación de que hubo una fuga de aire. Desafortunadamente, este método para identificar la presencia de una fuga de aire no determina su ubicación.
La amplificación del sonido también se utiliza para localizar fugas. Dado que las fugas de aire hacen ruido, este método utiliza un micrófono para amplificar el sonido a un par de parlantes o auriculares para ayudar en la identificación de fugas. [5] Esto permite al usuario detectar una fuga de aire y usar el micrófono para ayudarlo a encontrar la ubicación de la fuga. Desafortunadamente, este método no es efectivo en ambientes ruidosos.
También se puede utilizar aire caliente para detectar fugas. En este método se fuerza aire caliente a través del molde antes de utilizar una bomba de vacío. Si hay alguna fuga de aire en la configuración del proceso, el aire caliente será expulsado a través de la fuga. Luego se puede utilizar un detector de infrarrojos para determinar si hay liberaciones de calor en la superficie de la bolsa de la aspiradora, lo que sería una indicación de la presencia de una fuga de aire. [5]
Tanto VARTM como RTM son procesos de molde cerrado en los que se utiliza presión para inyectar resina en el molde. Existen pocas diferencias en los materiales utilizados en VARTM frente a RTM, siendo la resina y la fibra básicamente las mismas para ambos procesos. Por lo tanto, si factores como la proporción de fibra a resina y la distribución de la sección transversal de la fibra se mantuvieran constantes para cada proceso, el rendimiento de las piezas moldeadas sería similar. [4]
RTM tiene una preforma de fibra colocada entre las mitades del molde, mientras que VARTM usa la parte inferior de la herramienta del molde y una bolsa de vacío con flujo de resina causado por el uso de una aspiradora. RTM da como resultado piezas de tamaño pequeño a mediano que también pueden tener formas complejas, mientras que VARTM también puede crear piezas muy grandes. Ventajosamente, VARTM también tiene costes de equipo más bajos que RTM. La naturaleza de una sola cara del molde VARTM tiene el inconveniente de que sólo permite que un lado del compuesto tenga un acabado de clase A. Sin embargo, con RTM se pueden fabricar piezas con un acabado clase A en ambos lados debido a que tiene un molde superior e inferior.
Este proceso ofrece la ventaja de no requerir un autoclave costoso y al mismo tiempo es capaz de producir piezas grandes y complejas de grado aeroespacial. [1] Los productos producidos con este método varían ampliamente en su aplicación y las piezas se utilizan en aplicaciones de transporte, energía eólica, marina, infraestructura y aeroespacial. La capacidad del proceso para crear piezas grandes y complejas le ha permitido reducir eficazmente los costos de fabricación cuando se utiliza para producir piezas que tradicionalmente se construyen con numerosos componentes pequeños. Por ejemplo, LOCKHEED Martin Space Systems (LMSS) experimentó un ahorro de costes de fabricación de hasta un 75 % cuando comenzó a producir el cuarto de sección del compartimento de equipos para el misil Trident II D5 utilizando VARTM. [6]