KR20230143037A - Apparatus for forming composite materials - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 VARTM(Vacuum Assisted Resin Transfer Molding) 공정 방식으로 수지가 함침된 드라이 프리폼(dry preform)을 복합재로 성형하는 복합재 성형 장치는 상부 금형, 하부 금형 및 상부 금형 및 하부 금형 사이에 배치되는 측부 금형을 가지고 복합재가 성형되는 성형 공간을 형성하며 드라이 프리픔 및 드라이 프리폼으로 수지를 안내하는 유로망(flow mesh)과 함께 드라이 프리폼과 유로망 사이에 배치되는 필플라이(peel ply)를 지지하는 금형 조립체; 및 상부 금형의 외부 및 드라이 프리폼, 필플라이 및 유로망을 사이에 두고 상부 금형의 내부에 각각 대향되어 배치되고 상호 자기력을 제공하여 상부 금형의 내부면에 배치된 드라이 프리폼, 필플라이 및 유로망의 하중에 의한 처짐을 제한하는 한 쌍의 서포터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The composite material molding device for molding a resin-impregnated dry preform into a composite material using the VARTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding) process according to the present invention includes an upper mold, a lower mold, and a side portion disposed between the upper mold and the lower mold. The mold forms a molding space where the composite material is molded using a mold, and supports the dry preform and the flow mesh that guides the resin to the dry preform, as well as the peel ply placed between the dry preform and the flow mesh. assembly; and the outside of the upper mold and the dry preform, peel ply, and flow path network are respectively disposed oppositely on the inside of the upper mold with the dry preform, peel ply, and flow path network disposed on the inner surface of the upper mold by providing mutual magnetic force. It is characterized by including a pair of supports that limit deflection due to load.

Figure P1020220041839
Figure P1020220041839

Description

복합재 성형 장치{APPARATUS FOR FORMING COMPOSITE MATERIALS}Composite forming device {APPARATUS FOR FORMING COMPOSITE MATERIALS}

본 발명은 복합재 성형 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 VATRM(Vacuum Assisted Resin Transfer Molding) 공정 방식으로 복합재를 성형하는 복합재 성형 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a composite material molding device, and more specifically, to a composite material molding device for molding a composite material using the VATRM (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding) process.

일반적으로 복합재는 설계 형상에 따라 설계 형상에 대응되는 형상으로 패브릭(fabric) 및 부자재를 복수 개로 적층한 후 수지를 함침하여 성형하는 것으로서, 복합재의 성형 방식으로 다양하게 존재한다.In general, composite materials are formed by laminating a plurality of fabrics and auxiliary materials in a shape corresponding to the design shape and then impregnating them with resin. There are various molding methods for composite materials.

예를 들면, AC 성형 방식은 패브릭과 같은 피성형 소재에 열경화성 수지를 함침시킨 중간기재를 적층하여 가열 및 가압을 제공하는 오토클레이브 또는 가열을 제공하는 오븐에서 수지를 경화시켜 성형한다. RTM(Resin Transfer Molding) 성형 방식은 AC 성형 방식 대비 성형 시간과 설비 투자 비용을 절감하기 위한 복합재 성형 방식으로서, 세부적으로 RTM 및 VARTM(Vacuum Assisted Resin Transfer Molding) 방식으로 구분된다.For example, the AC molding method laminates an intermediate substrate impregnated with a thermosetting resin on a material to be molded, such as fabric, and molds the material by curing the resin in an autoclave that provides heating and pressurization or an oven that provides heating. The RTM (Resin Transfer Molding) molding method is a composite molding method to reduce molding time and facility investment costs compared to the AC molding method, and is divided into RTM and VARTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding) methods.

RTM 성형 방식은 일반적으로 금형 내에 적층한 연속 섬유를 배치한 후 금형을 타고 수지 주입구로 열경화성 수지를 주입한 후 열을 가하여 복합재를 성형하는 방식이다. VARTM 성형 방식은 하부 금형 위에 소재를 적층한 후 필름 등으로 소재를 둘러싸서 밀봉하고 진공 흡입 후 하부 금형에만 수지를 주입하고 열을 가하여 복합재를 성형하는 방식이다.The RTM molding method generally places laminated continuous fibers in a mold, injects thermosetting resin through the mold through the resin injection port, and then applies heat to mold the composite material. The VARTM molding method is a method of stacking materials on the lower mold, sealing the material by surrounding it with a film, etc., vacuuming, injecting resin only into the lower mold, and applying heat to mold the composite material.

여기서, 상술한 다양한 방식으로 성형된 복합재는 금속 및 합성수지 대비 상대적으로 높거나 같은 강도를 가짐과 함께 상대적으로 가벼운 중량을 가짐에 따라 자동차와 항공기와 같은 이동 수단에 관련된 자동차 산업 및 항공 산업 분야에서 사용량이 증가하고 있다. 특히, 항공 산업 분야는 다른 산업 분야 대비보다 높은 강도와 가벼운 중량이 요구됨에 따라 복합재의 사용량이 다른 산업 분야보다 증가하고 있다. 이러한 항공 산업 분야에서 사용하는 복합재는 회전익 항공기의 로터 블레이드 등 및 고정익 항공기의 날개 등 사용 범위가 넓어지고 있다.Here, composites molded in various ways as described above have relatively high or equal strength compared to metals and synthetic resins and relatively light weight, so they are used in the automotive and aviation industries related to transportation such as automobiles and aircraft. This is increasing. In particular, as the aviation industry requires higher strength and lighter weight than other industries, the use of composite materials is increasing compared to other industries. The scope of composite materials used in the aviation industry is expanding, including rotor blades of rotary-wing aircraft and wings of fixed-wing aircraft.

한편, VARTM 성형 방식은 복합재의 형상에 따라 상부 금형과 하부 금형, 그리고 상부 금형과 하부 금형에 의해 형성된 복합재의 성형 공간에서 복합재를 성형하는 방식이 있다. 상기한 VARTM 성형 방식은 수지가 함침되는 드라이 프리폼 및 드라이 프리폼으로 수지를 함침하기 위한 수지의 유동을 안내하는 유로망(flow mesh), 그리고 드라이 프리폼과 유로망 사이에 배치되어 드라이 프리폼과 유로망을 상호 분리시키는 필플라이(peel ply)가 사용된다.Meanwhile, the VARTM molding method includes a method of molding a composite material in an upper mold and a lower mold, and in the molding space of the composite material formed by the upper mold and lower mold, depending on the shape of the composite material. The VARTM molding method described above includes a dry preform impregnated with resin, a flow mesh that guides the flow of resin for impregnating the resin into the dry preform, and a flow mesh disposed between the dry preform and the flow mesh to form a dry preform and a flow mesh. Peel plies are used to separate them from each other.

그런데, 상부 금형의 내부면에 배치되고 하부 금형 방향으로 하향 적층되는 드라이 프리폼, 필플라이 및 유로망은 자중에 의해 처짐 현상이 발생하여 필플라이 마크, 필플라이가 드라이 프리폼에 끼임, 필플라이의 접힘에 의한 공간 생성에 의해 수지 과잉(Resin Rich) 등의 결함이 발생할 수 있으므로 복합재의 불량 발생을 증가하여 복합재의 생산 수율을 저하하는 문제점이 있다.However, the dry preform, peel ply, and flow net arranged on the inner surface of the upper mold and stacked downward in the direction of the lower mold cause sagging due to their own weight, resulting in peel ply marks, peel plies getting caught in the dry preform, and peel ply folding. Since defects such as resin rich may occur due to space creation, there is a problem of increasing the occurrence of defects in composite materials and lowering the production yield of composite materials.

일본 공개특허공보 특개2013-208726호: 탄소 섬유 강화 복합재료의 제조 방법Japanese Patent Publication No. 2013-208726: Manufacturing method of carbon fiber reinforced composite material

본 발명의 목적은 내부가 중공된 복합재의 성형 시 상부 영역의 드라이 프리폼, 필플라이 및 유로망의 처짐을 제한하도록 구조가 개선된 복합재 성형 장치를 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to provide a composite molding device with an improved structure to limit sagging of the dry preform, peel ply, and channel network in the upper region when molding a composite material with a hollow interior.

상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라 VARTM(Vacuum Assisted Resin Transfer Molding) 공정 방식으로 수지가 함침된 드라이 프리폼(dry preform)을 복합재로 성형하는 복합재 성형 장치에 있어서, 상부 금형, 하부 금형 및 상기 상부 금형 및 상기 하부 금형 사이에 배치되는 측부 금형을 가지고 복합재가 성형되는 성형 공간을 형성하며 상기 드라이 프리픔 및 상기 드라이 프리폼으로 수지를 안내하는 유로망(flow mesh)과 함께 상기 드라이 프리폼과 상기 유로망 사이에 배치되는 필플라이(peel ply)를 지지하는 금형 조립체와, 상기 상부 금형의 외부 및 상기 드라이 프리폼, 상기 필플라이 및 상기 유로망을 사이에 두고 상기 상부 금형의 내부에 각각 대향되어 배치되고 상호 자기력을 제공하여 상기 상부 금형의 내부면에 배치된 상기 드라이 프리폼, 상기 필플라이 및 상기 유로망의 하중에 의한 처짐을 제한하는 한 쌍의 서포터를 포함하는 것을 특징으로 복합재 성형 장치에 의해 이루어진다.A means of solving the above problem is a composite material molding device for molding a dry preform impregnated with resin into a composite material by the VARTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding) process according to the present invention, including an upper mold, a lower mold, and the above. It has a side mold disposed between the upper mold and the lower mold to form a molding space in which the composite material is molded, and includes a flow mesh that guides the resin to the dry preform and the flow path. a mold assembly supporting peel plys disposed between the meshes, and a mold assembly disposed oppositely to the outside of the upper mold and the inside of the upper mold with the dry preform, the peel ply, and the flow path network interposed therebetween; It is made by a composite material molding device, characterized in that it includes a pair of supports that provide mutual magnetic force to limit deflection due to the load of the dry preform, the peel ply, and the flow path network disposed on the inner surface of the upper mold.

여기서, 한 쌍의 상기 서포터는 상기 상부 금형의 외부에 배치되고 강자성체를 포함하는 제 1서포터와, 상기 제 1서포터로부터 제공된 자기력에 의해 상기 상부 금형의 내부에 선택적으로 결합되는 상자성체의 제 2서포터를 포함할 수 있다.Here, the pair of supports includes a first supporter disposed outside the upper mold and including a ferromagnetic material, and a second supporter made of a paramagnetic material that is selectively coupled to the inside of the upper mold by a magnetic force provided from the first supporter. It can be included.

한편, 한 쌍의 상기 서포터는 상기 상부 금형의 외부에 배치되고 전원에 연결되어 전원으로부터 제공된 전류에 따라 선택적으로 자기력을 생성하는 전자기석을 포함하는 제 1서포터와, 상기 제 1서포터로부터 제공된 자기력에 의해 상기 상부 금형의 내부에 선택적으로 결합되는 상자성체의 제 2서포터를 포함할 수 있다.Meanwhile, the pair of supports includes a first supporter disposed outside the upper mold and connected to a power source and including an electromagnet that selectively generates a magnetic force according to a current provided from the power source, and a first supporter including an electromagnet that selectively generates a magnetic force according to a current provided from the power source, and a magnetic force provided from the first supporter. It may include a second supporter of a paramagnetic material that is selectively coupled to the inside of the upper mold.

상기 측부 금형은 상기 성형 공간의 내부에 복수 개로 배치되어 복합재가 성형되는 상기 성형 공간을 복수 개로 분할할 수 있다.The side mold may be disposed in plural pieces inside the molding space to divide the molding space in which the composite material is molded into a plurality of pieces.

또한, 상기 복합재 성형 장치는 상기 금형 조립체를 둘러싸서 진공 분위기를 형성하는 배깅(bagging)막을 더 포함할 수 있다.Additionally, the composite molding device may further include a bagging film that surrounds the mold assembly and forms a vacuum atmosphere.

상기 배깅막은 상기 금형 조립체의 외부를 둘러싸서 진공 분위기를 형성하는 외부 배깅막과, 상기 성형 공간에 배치되어 상기 드라이 프리폼을 향해 가압력을 제공하는 내부 배깅막을 포함할 수 있다.The bagging film may include an external bagging film that surrounds the outside of the mold assembly to form a vacuum atmosphere, and an internal bagging film that is disposed in the molding space and provides a pressing force toward the dry preform.

상기 유로망은 상기 외부 배깅막과 상기 내부 배깅막 사이에 배치되며 상기 드라이 프리폼으로 함침되는 수지는 상기 외부 배깅막과 상기 내부 배깅막 사이에 배치되는 상기 유로망을 따라 유동할 수 있다.The flow path network is disposed between the outer bagging film and the inner bagging film, and the resin impregnated with the dry preform may flow along the flow path network disposed between the outer bagging film and the inner bagging film.

기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

본 발명에 따른 복합재 성형 장치의 효과는 다음과 같다.The effects of the composite molding device according to the present invention are as follows.

중공이 형성된 복합재의 성형 시 상부 측에 배치되는 드라이 프리폼, 필플라이 및 유로망의 처짐을 제한하도록 상호 자기력을 제공하는 한 쌍의 서포터를 배치하여 필플라이 마크, 필플라이가 드라이 프리폼에 끼임, 필플라이의 접힘에 의한 공간 생성에 의해 수지 과잉(Resin Rich) 등의 결함을 방지할 수 있으므로, 복합재 생산 시 성형 불량 및 수율 저하를 방지할 수 있다.When molding a hollow composite material, a pair of supports that provide mutual magnetic force is placed to limit the deflection of the dry preform, peel ply, and flow path network placed on the upper side, so that the peel ply mark, the peel ply is caught in the dry preform, and the fill ply is inserted into the dry preform. Since defects such as resin rich can be prevented by creating space by folding the ply, molding defects and lower yields can be prevented when producing composite materials.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 복합재 성형 장치에서 성형된 복합재의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 복합재를 성형하는 본 발명의 제 1실시 예에 따른 복합재 성형 장치의 단면도,
도 3은 도 2에 도시된 복합재 성형 장치의 주요 영역의 확대 단면도,
도 4는 도 1에 도시된 복합재를 성형하는 본 발명의 제 2실시 예에 따른 복합재 성형 장치의 단면도,
도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 복합재 성형 장치로부터 복합재를 성형하는 공정 흐름도이다.1 is a perspective view of a composite material molded in a composite material molding device according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a cross-sectional view of a composite molding device according to a first embodiment of the present invention for molding the composite material shown in Figure 1;
Figure 3 is an enlarged cross-sectional view of the main area of the composite molding device shown in Figure 2;
Figure 4 is a cross-sectional view of a composite molding device according to a second embodiment of the present invention for molding the composite material shown in Figure 1;
Figure 5 is a process flow chart for molding a composite material from a composite molding device according to embodiments of the present invention.

이하, 본 발명의 실시 예들에 따른 복합재 성형 장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a composite molding device according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

설명하기에 앞서, 본 발명의 실시 예들에 따른 복합재 성형 장치는 중공된 복합재를 성형하기 위해 최적화되어 있으며, 본 발명의 도면에 도시된 형상에 한정되지 않고 중공된 다각형 단면의 복합재 및 중공된 원형 단면의 복합재의 성형에도 적용할 수 있음을 미리 밝혀둔다.Before explaining, the composite molding device according to embodiments of the present invention is optimized for molding hollow composite materials, and is not limited to the shape shown in the drawings of the present invention, but is a composite material with a hollow polygonal cross section and a hollow circular cross section. It should be noted in advance that it can also be applied to the molding of composite materials.

또한, 본 발명의 제 1 및 제 2실시 예들에 따른 복합재 성형 장치의 동일한 구성 명칭에 대해서는 동일한 도면 부호로 기재하였음도 미리 밝혀둔다.In addition, it should be noted in advance that the same structural names of the composite molding devices according to the first and second embodiments of the present invention are indicated by the same reference numerals.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 복합재 성형 장치에서 성형된 복합재의 사시도, 도 2는 도 1에 도시된 복합재를 성형하는 본 발명의 제 1실시 예에 따른 복합재 성형 장치의 단면도, 도 3은 도 2에 도시된 복합재 성형 장치의 주요 영역의 확대 단면도, 그리고 도 4는 도 1에 도시된 복합재를 성형하는 본 발명의 제 2실시 예에 따른 복합재 성형 장치의 단면도이다.Figure 1 is a perspective view of a composite material molded in a composite material molding device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view of a composite material molding device according to a first embodiment of the present invention for molding the composite material shown in Figure 1, and Figure 3 is a An enlarged cross-sectional view of the main area of the composite molding device shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the composite molding device according to a second embodiment of the present invention for molding the composite material shown in FIG. 1.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예들에 따른 복합재 성형 장치(1)는 금형 조립체(10) 및 서포터(50)를 포함한다. 또한, 본 발명의 실시 예들에 따른 복합재 성형 장치(1)는 배깅(bagging)막(30)을 더 포함한다. 한편, 본 발명의 제 2실시 예에 따른 복합재 성형 장치(1)는 본 발명의 제 1실시 예에 따른 복합재 성형 장치(1)와 달리 전원(70)을 더 포함한다.As shown in Figures 1 to 4, the composite molding apparatus 1 according to embodiments of the present invention includes a mold assembly 10 and a supporter 50. In addition, the composite molding apparatus 1 according to embodiments of the present invention further includes a bagging film 30. Meanwhile, the composite molding device 1 according to the second embodiment of the present invention further includes a power source 70, unlike the composite molding device 1 according to the first embodiment of the present invention.

여기서, 본 발명의 실시 예들에 따른 복합재 성형 장치(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 중공이 형성된 단면 형상을 갖는 복합재(C)로 성형된다. 즉, 본 발명의 실시 예들에 따른 복합재 성형 장치(1)는 중공이 형성된 단면 형상을 갖는 복합재(C)로 성형해야 하기 때문에 복합재(C)의 상부 영역의 성형 시 드라이 프리폼(dry prefrom)(D), 필플라이(peel ply)(P) 및 유로망(flow mesh)(F)의 하중에 따른 처짐을 제한해야 한다. 참고로 드라이 프리폼(D)은 수지가 함침되어 복합재(C)로 성형하는 소재로서 패브릭(fabric) 또는 테이프이고, 유로망(F)은 드라이 프리폼(D)으로 수지가 함침되도록 수지의 유동을 안내하는 소재이다. 그리고 필플라이(P)는 복합재(C)의 성형 시 유로망(F)이 드라이 프리폼(D)과 협착되지 않도록 드라이 프리폼(D)과 유로망(F)을 분리시키는 역할을 수행한다.Here, the composite material molding device 1 according to embodiments of the present invention is molded with a composite material C having a hollow cross-sectional shape, as shown in FIG. 1. That is, since the composite molding device 1 according to embodiments of the present invention must be molded with a composite material C having a hollow cross-sectional shape, a dry preform (D ), deflection due to load of peel ply (P) and flow mesh (F) must be limited. For reference, the dry preform (D) is a material that is impregnated with resin and molded into a composite material (C), which is fabric or tape, and the flow net (F) guides the flow of the resin so that it is impregnated with the dry preform (D). It is a material that And the peel ply (P) serves to separate the dry preform (D) and the flow path network (F) so that the flow path network (F) does not become narrowed with the dry preform (D) when molding the composite material (C).

금형 조립체(10)는 드라이 프리폼(D), 필플라이(P) 및 유로망(F)을 지지하며 수지가 함침된 드라이 프리폼(D)을 복합재(C)로 성형하는 성형 공간(17)을 형성한다. 본 발명의 실시 예들에 따른 금형 조립체(10)는 상부 금형(11), 하부 금형(13) 및 측부 금형(15)을 포함한다. 드라이 프리폼(D), 필플라이(P) 및 유로망(F)은 성형 공간(17)을 형성하는 상부 금형(11)의 내부면, 하부 금형(13)의 내부면 및 측부 금형(15)의 내부면으로부터 각각 순차적으로 하향, 상향 및 측방향으로 적층 배치된다. 이렇게 본 발명의 실시 예들에 따른 복합재 성형 장치(1)는 드라이 프리폼(D), 필플라이(P) 및 유로망(F)이 상부 금형(11), 하부 금형(13) 및 측부 금형(15)의 내부면에 면 접촉으로 배치되어 도 1에 도시된 바와 같은 중공이 형성된 복합재(C)를 성형한다.The mold assembly 10 supports the dry preform (D), peel ply (P), and flow path network (F) and forms a molding space 17 for molding the resin-impregnated dry preform (D) into the composite material (C). do. The mold assembly 10 according to embodiments of the present invention includes an upper mold 11, a lower mold 13, and a side mold 15. The dry preform (D), peel ply (P), and flow network (F) are formed on the inner surface of the upper mold (11), the inner surface of the lower mold (13), and the side mold (15) forming the molding space (17). They are stacked sequentially from the inner surface in downward, upward, and lateral directions, respectively. In this way, the composite molding device 1 according to embodiments of the present invention includes the dry preform (D), peel ply (P), and flow network (F) in the upper mold 11, the lower mold 13, and the side mold 15. The composite material (C) is formed by placing it in surface contact on the inner surface and forming a hollow as shown in FIG. 1.

상부 금형(11)은 후술할 제 1서포터(51) 및 제 2서포터(53)를 갖는 서포터(50)가 상부 금형(11)의 외부면 및 내부면에 각각 대향 배치되도록 마련된다. 상부 금형(11)의 내부면에는 하향으로 드라이 프리폼(D), 필플라이(P) 및 유로망(F)이 적층 배치된다. 하부 금형(13)은 상부 금형(11)과 대향 배치되고, 드라이 프리폼(D), 필플라이(P) 및 유로망(F)은 하부 금형(13)의 내부면으로부터 상향으로 적층 배치된다.The upper mold 11 is provided so that a supporter 50 including a first supporter 51 and a second supporter 53, which will be described later, is disposed oppositely to the outer and inner surfaces of the upper mold 11, respectively. On the inner surface of the upper mold 11, a dry preform (D), a peel ply (P), and a flow network (F) are stacked downward. The lower mold 13 is disposed opposite to the upper mold 11, and the dry preform (D), peel ply (P), and flow path network (F) are stacked upward from the inner surface of the lower mold 13.

측부 금형(15)은 복합재(C)의 형상에 따라 적어도 하나의 성형 공간(17)을 형성하도록 복수 개로 배치된다. 측부 금형(15)의 개수에 따라 복합재(C)의 중공 영역은 적어도 1개 이상 형성될 수 있다. 드라이 프리폼(D), 필플라이(P) 및 유로망(F)은 성형 공간(17)에 대해 측부 금형(15)의 내부면으로부터 측방향으로 적층 배치된다.The side molds 15 are arranged in plural pieces to form at least one molding space 17 according to the shape of the composite material C. Depending on the number of side molds 15, at least one hollow region of the composite material C may be formed. The dry preform (D), peel ply (P), and flow network (F) are stacked and arranged laterally from the inner surface of the side mold 15 with respect to the molding space 17.

본 발명의 실시 예들에 따른 복합재 성형 장치(1)는 VARTM 성형법으로 복합재(C)를 성형하기 위해 배깅막(30)을 이용하여 금형 조립체(10)를 둘러싸서 진공 분위기를 형성한다. 본 발명의 실시 예들에 따른 배깅막(30)은 외부 배깅막(31) 및 내부 배깅막(33)을 포함한다.The composite material molding apparatus 1 according to embodiments of the present invention uses a bagging film 30 to surround the mold assembly 10 to form a vacuum atmosphere in order to mold the composite material C by the VARTM molding method. The bagging film 30 according to embodiments of the present invention includes an external bagging film 31 and an internal bagging film 33.

외부 배깅막(31)은 금형 조립체(10)의 외부를 둘러싸서 진공 분위기를 형성한다. 반면, 내부 배깅막(33)은 성형 공간(17)에 배치되어 드라이 프리폼(D)을 향해 가압력을 제공한다. 상세하게 내부 배깅막(33)은 성형 공간(17) 내부에 배치되어 외부 방향으로 가압력을 제공함으로써, 설계 요구에 따른 복합재(C)의 중공 영역을 성형할 수 있다.The external bagging film 31 surrounds the outside of the mold assembly 10 to form a vacuum atmosphere. On the other hand, the internal bagging film 33 is disposed in the molding space 17 and provides a pressing force toward the dry preform (D). In detail, the internal bagging film 33 is disposed inside the molding space 17 and provides a pressing force in the outward direction, thereby forming the hollow region of the composite material C according to design requirements.

다음으로 본 발명의 실시 예들에 따른 복합재 성형 장치(1)의 한 쌍의 서포터(50)는 상부 금형(11)의 외부 및 드라이 프리폼(D), 필플라이(P) 및 유로망(F)을 사이에 두고 상부 금형(11)의 내부에 각각 대향되어 배치되고 상호 자기력을 제공하여 상부 금형(11)의 내부면에 배치된 드라이 프리폼(D), 필플라이(P) 및 유로망(F)의 하중에 의한 처짐을 제한한다.Next, a pair of supports 50 of the composite molding device 1 according to embodiments of the present invention is used to protect the outside of the upper mold 11 and the dry preform (D), peel ply (P), and flow network (F). The dry preform (D), peel ply (P), and flow network (F) are disposed opposite each other inside the upper mold 11 with each other disposed on the inner surface of the upper mold 11 by providing mutual magnetic force. Limit deflection due to load.

본 발명의 제 1실시 예에 따른 한 쌍의 서포터(50)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1서포터(51) 및 제 2서포터(53)를 포함한다. 제 1서포터(51)는 상부 금형(11)의 외부에 배치되고 강자성체를 포함한다. 제 2서포터(53)는 제 1서포터(51)로부터 제공된 자기력에 의해 상부 금형(11)의 내부에 선택적으로 결합되는 상자성체를 포함한다.A pair of supporters 50 according to the first embodiment of the present invention includes a first supporter 51 and a second supporter 53, as shown in FIGS. 2 and 3. The first supporter 51 is disposed outside the upper mold 11 and includes a ferromagnetic material. The second supporter 53 includes a paramagnetic material that is selectively coupled to the inside of the upper mold 11 by magnetic force provided from the first supporter 51.

상세하게 제 1서포터(51) 및 제 2서포터(53)는 성형 공간(17)의 진공 분위기 형성 전에 상부 금형(11)의 하부면으로부터 드라이 프리폼(D), 필플라이(P) 및 유로망(F)이 자중에 의해 처짐 현상이 발생하지 않도록 상호 자기력을 생성한다. 제 2서포터(53)는 성형 공간(17)의 진공 분위기 형성 후에 제 1서포터(51)가 상부 금형(11)으로부터 분리되고 자기력이 소멸되면 성형 공간(17)의 진공압에 의해 드라이 프리폼(D), 필플라이(P) 및 유로망(F)을 지지한다. 한편, 제 2서포터(53)는 금형 조립체(10)의 성형 공간(17)에서 복합재(C)의 성형 완료 후, 성형된 복합재(C)로부터 필플라이(P) 및 유로망(F)을 분리하기 위해서 상부 금형(11)의 내부면으로부터 분리된다.In detail, the first supporter 51 and the second supporter 53 are formed by forming a dry preform (D), a fill ply (P), and a flow network ( F) It generates mutual magnetic force to prevent sagging due to its own weight. The second supporter 53 is formed into a dry preform (D) by the vacuum pressure of the molding space 17 when the first supporter 51 is separated from the upper mold 11 and the magnetic force is extinguished after the vacuum atmosphere of the molding space 17 is formed. ), FeelFly (P), and Euronet (F) are supported. Meanwhile, after completing the molding of the composite material (C) in the molding space 17 of the mold assembly 10, the second supporter 53 separates the peel ply (P) and the flow path network (F) from the molded composite material (C). To do this, it is separated from the inner surface of the upper mold 11.

이때, 제 1서포터(51)와 제 2서포터(53)의 상호 자기력에 의해 상부 금형(11)의 내부면에 배치된 드라이 프리폼(D), 필플라이(P) 및 유로망(F)의 하중을 처짐을 제한하여 최종적인 복합재(C)의 성형 품질 및 수율을 향상할 수 있다.At this time, the load of the dry preform (D), fill ply (P), and flow path network (F) disposed on the inner surface of the upper mold 11 due to the mutual magnetic force of the first supporter 51 and the second supporter 53 By limiting deflection, the molding quality and yield of the final composite material (C) can be improved.

다음으로 도 4는 도 1에 도시된 복합재를 성형하는 본 발명의 제 2실시 예에 따른 복합재 성형 장치의 단면도이다.Next, Figure 4 is a cross-sectional view of a composite molding device according to a second embodiment of the present invention for molding the composite material shown in Figure 1.

본 발명의 제 2실시 예에 따른 복합재 성형 장치(1)는 본 발명의 제 1실시 예 대비 한 쌍의 서포터(50)에 관한 차이점이 있다. 여기서, 본 발명의 제 2실시 예에 따른 복합재 성형 장치(1)는 금형 조립체(10), 배깅막(30), 서포터(50) 및 전원(70)을 포함한다. 금형 조립체(10) 및 배깅막(30)은 본 발명의 제 1실시 예와 동일하므로 생략하기로 한다.The composite molding device 1 according to the second embodiment of the present invention is different from the first embodiment of the present invention in terms of a pair of supports 50. Here, the composite molding device 1 according to the second embodiment of the present invention includes a mold assembly 10, a bagging film 30, a supporter 50, and a power source 70. Since the mold assembly 10 and the bagging film 30 are the same as those in the first embodiment of the present invention, they will be omitted.

한 쌍의 서포터(50)는 제 1서포터(51) 및 제 2서포터(53)를 포함한다. 제 1서포터(51)는 상부 금형(11)의 외부에 배치되고 전원(70)에 연결되어 전원(70)으로부터 제공된 전류에 따라 선택적으로 자기력을 생성하는 전자기석을 포함한다. 제 2서포터(53)는 제 1서포터(51)로부터 제공된 자기력에 의해 상부 금형(11)의 내부에 선택적으로 결합되는 상자성체의 제 2서포터(53)를 포함한다.The pair of supporters 50 includes a first supporter 51 and a second supporter 53. The first supporter 51 is disposed outside the upper mold 11 and is connected to a power source 70 and includes an electromagnet that selectively generates a magnetic force according to a current provided from the power source 70. The second supporter 53 includes a paramagnetic second supporter 53 that is selectively coupled to the inside of the upper mold 11 by magnetic force provided from the first supporter 51.

제 2서포터(53)는 상자성체로 구성되어 전원(70)으로부터 제공된 전류에 따라 제 1서포터(51)가 전자기석으로서 자기력을 생성할 때 드라이 프리폼(D), 필플라이(P) 및 유로망(F)의 처짐을 제한하도록 제 1서포터(51)와의 자기력에 의해 상부 금형(11)의 내부면에 결합된다. 한편, 제 2서포터(53)는 성형 공간(17)의 진공 분위기 형성 후에 제 1서포터(51)로부터 제공되던 전류의 차단 시 제 1서포터(51)와 사이에서의 자기력 소멸되고 성형 공간(17)의 진공압에 따라 드라이 프리폼(D), 필플라이(P) 및 유로망(F)를 지지한다.The second supporter 53 is composed of a paramagnetic material, and when the first supporter 51 generates magnetic force as an electromagnet according to the current provided from the power source 70, the dry preform (D), peel ply (P), and flow network (F) ) is coupled to the inner surface of the upper mold 11 by magnetic force with the first supporter 51 to limit the deflection. Meanwhile, when the current provided from the first supporter 51 is cut off after the vacuum atmosphere of the molding space 17 is formed, the magnetic force between the second supporter 53 and the first supporter 51 is extinguished and the molding space 17 is formed. Supports the dry preform (D), fill ply (P), and flow network (F) according to the vacuum pressure.

도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 복합재 성형 장치로부터 복합재를 성형하는 공정 흐름도이다.Figure 5 is a process flow chart for molding a composite material from a composite molding device according to embodiments of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예들에 따른 복합재 성형 장치(1)는 우선적으로 금형 조립체(10)의 성형 공간(17)에 드라이 프리폼(D), 필플라이(P) 및 유로망(F)을 배치한다(S10). 여기서, 금형 조립체(10) 내부의 성형 공간(17)에 배치되는 드라이 프리폼(D), 필플라이(P) 및 유로망(F)은 상부 금형(11) 기준 하향으로 적층 배치되고, 하부 금형(13) 기준 상향으로 적층 배치된다. 또한, 드라이 프리폼(D), 필플라이(P) 및 유로망(F)은 측부 금형(15) 기준 성형 공간(17)에 대한 측방향으로 적층 배치된다. 이때, 상부 금형(11)의 외부에 제 1서포터(51)를 배치하고 이에 대응되는 상부 금형(11)의 내부에 제 1서포터(51)를 배치하여 제 1서포터(51)와 제 2서포터(53)의 상호 자기력에 의해 상부 금형(11)의 내부면에 배치된 드라이 프리폼(D), 필플라이(P) 및 유로망(F)의 처짐을 제한한다. 상세하게 본 발명의 제 1실시 예의 제 1서포터(51)는 강자성체로 마련되어 상자성체로 마련된 제 2서포터(53)에 자기력을 제공하고, 본 발명의 제 2실시 예의 제 1서포터(51)는 전자기석으로 마련되어 전류가 공급될 때 상자성체로 마련된 제 2서포터(53)에 자기력을 제공한다.As shown in Figure 5, the composite molding device 1 according to embodiments of the present invention preferentially forms a dry preform (D), a peel ply (P), and a flow network in the molding space 17 of the mold assembly 10. Place (F) (S10). Here, the dry preform (D), fill ply (P), and flow path network (F) disposed in the molding space 17 inside the mold assembly 10 are stacked and arranged downward relative to the upper mold 11, and the lower mold ( 13) It is stacked and arranged upward from the standard. In addition, the dry preform (D), peel ply (P), and flow path network (F) are stacked and arranged laterally with respect to the reference molding space 17 of the side mold 15. At this time, the first supporter 51 is placed outside the upper mold 11 and the first supporter 51 is placed inside the corresponding upper mold 11 to form the first supporter 51 and the second supporter ( The mutual magnetic force of 53) limits the deflection of the dry preform (D), peel ply (P), and flow network (F) disposed on the inner surface of the upper mold (11). In detail, the first supporter 51 of the first embodiment of the present invention is made of a ferromagnetic material and provides magnetic force to the second supporter 53 of the paramagnetic material, and the first supporter 51 of the second embodiment of the present invention is made of an electromagnet. When current is supplied, magnetic force is provided to the second supporter 53 made of a paramagnetic material.

금형 조립체(10)의 성형 공간(17)에 드라이 프리폼(D), 필플라이(P) 및 유로망(F)을 배치한 후 금형 조립체(10)의 외부 및 성형 공간(17)을 배깅한다(S30). S30 단계는 외부 배깅막(31)으로 금형 조립체(10)의 외부를 배깅하고 성형 공간(17)을 내부 배깅막(33)으로 배깅한다. 여기서, 내부 배깅막(33)은 성형 공간(17) 내부에 배치되어 드라이 프리폼(D), 필플라이(P) 및 유로망(F)을 각각 상부 금형(11), 하부 금형(13) 및 측부 금형(15) 방향으로 가압한다.After placing the dry preform (D), fill ply (P), and flow network (F) in the molding space 17 of the mold assembly 10, the exterior and molding space 17 of the mold assembly 10 are bagged ( S30). In step S30, the outside of the mold assembly 10 is bagged with the external bagging film 31 and the molding space 17 is bagged with the internal bagging film 33. Here, the internal bagging film 33 is disposed inside the molding space 17 to form the dry preform (D), peel ply (P), and flow network (F) into the upper mold 11, lower mold 13, and side mold, respectively. Apply pressure in the direction of the mold (15).

이때, 본 발명의 제 1실시 예의 강자성체인 제 1서포터(51)는 상부 금형(11)으로부터 분리하고 본 발명의 제 2실시 예의 전자기석인 제 1서포터(51)로 공급되는 전류를 차단하여 제 1서포터(51)와 제 2서포터(53) 사이으 자기력을 제거한다. 그러면, 제 2서포터(53)는 성형 공간(17)이 진공 분위기로 형성될 때 진공압에 의해 드라이 프리폼(D), 필플라이(P) 및 유로망(F)의 처짐을 제한한다. 이렇게 성형 공간(17)이 진공 분위기로 형성될 때 제 1서포터(51)와 제 2서포터(53) 사이의 자기력을 제거하는 이유는 복합재(C)의 성형 중 진공압 이외의 자기력과 같은 다른 외력 제공에 따른 복합재(C)의 성형 오차를 방지하기 위함이다.At this time, the first supporter 51, which is a ferromagnetic material in the first embodiment of the present invention, is separated from the upper mold 11 and the current supplied to the first supporter 51, which is an electromagnet in the second embodiment of the present invention, is blocked to The magnetic force between the supporter 51 and the second supporter 53 is removed. Then, the second supporter 53 limits the sagging of the dry preform (D), peel ply (P), and flow path network (F) by vacuum pressure when the molding space 17 is formed in a vacuum atmosphere. The reason for removing the magnetic force between the first supporter 51 and the second supporter 53 when the molding space 17 is formed in a vacuum atmosphere is that other external forces such as magnetic force other than vacuum pressure are used during molding of the composite material (C). This is to prevent molding errors in the composite material (C) due to provision.

상술한 바와 같이 성형 공간(17)이 진공 분위기로 형성한 후 제 1서포터(51)와 제 2서포터(53) 사이의 자기력을 제거하고 유로망(F)으로 수지를 주입한다(S50). 수지는 유로망(F)으로 유동되어 드라이 프리폼(D)에 함침되고, 이외의 수지는 외부로 배출된다. 가열 과정에 의해 복합재(C)를 성형한다(S70). 복합재(C)의 성형 후에 성형 공간(17)에 배치된 제 2서포터(53)를 상부 금형(11)으로부터 분리한다.As described above, after the molding space 17 is formed in a vacuum atmosphere, the magnetic force between the first supporter 51 and the second supporter 53 is removed and the resin is injected into the flow path network F (S50). The resin flows into the flow path network (F) and impregnates the dry preform (D), and the remaining resin is discharged to the outside. The composite material (C) is formed through a heating process (S70). After molding the composite material (C), the second supporter 53 disposed in the molding space 17 is separated from the upper mold 11.

이에, 중공이 형성된 복합재의 성형 시 상부 측에 배치되는 드라이 프리폼, 필플라이 및 유로망의 처짐을 제한하도록 상호 자기력을 제공하는 한 쌍의 서포터를 배치하여 필플라이 마크, 필플라이가 드라이 프리폼에 끼임, 필플라이의 접힘에 의한 공간 생성에 의해 수지 과잉(Resin Rich) 등의 결함을 방지할 수 있으므로, 복합재 생산 시 성형 불량 및 수율 저하를 방지할 수 있다.Accordingly, when molding a hollow composite material, a pair of supports that provide mutual magnetic force is placed to limit the deflection of the dry preform, peel ply, and flow path network disposed on the upper side, so that the peel ply mark and peel ply are caught in the dry preform. , Defects such as resin rich can be prevented by creating space due to the folding of the peel ply, thereby preventing molding defects and lower yields when producing composite materials.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the attached drawings, those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical idea or essential features. This will be understandable. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims described below rather than the detailed description above, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

1: 복합재 성형 장치 10: 금형 조립체
11: 상부 금형 113: 하부 금형
15: 측부 금형 17: 성형 공간
30: 배깅막 31: 외부 배깅막
33: 내부 배깅막 50: 서포터
51: 제 1서포터 53: 제 2서포터
70: 전원 C: 복합재
D: 드라이 프리폼(dry preform) F: 유로망(flow mesh)
P: 필플라이(peel ply)1: Composite molding device 10: Mold assembly
11: upper mold 113: lower mold
15: side mold 17: molding space
30: bagging film 31: external bagging film
33: Internal bagging membrane 50: Supporter
51: 1st supporter 53: 2nd supporter
70: Power C: Composite
D: dry preform F: flow mesh
P: Peel ply

Claims (7)

VARTM(Vacuum Assisted Resin Transfer Molding) 공정 방식으로 수지가 함침된 드라이 프리폼(dry preform)을 복합재로 성형하는 복합재 성형 장치에 있어서,
상부 금형, 하부 금형 및 상기 상부 금형 및 상기 하부 금형 사이에 배치되는 측부 금형을 가지고 복합재가 성형되는 성형 공간을 형성하며, 상기 드라이 프리픔 및 상기 드라이 프리폼으로 수지를 안내하는 유로망(flow mesh)과 함께 상기 드라이 프리폼과 상기 유로망 사이에 배치되는 필플라이(peel ply)를 지지하는 금형 조립체와;
상기 상부 금형의 외부 및 상기 드라이 프리폼, 상기 필플라이 및 상기 유로망을 사이에 두고 상기 상부 금형의 내부에 각각 대향되어 배치되고 상호 자기력을 제공하여, 상기 상부 금형의 내부면에 배치된 상기 드라이 프리폼, 상기 필플라이 및 상기 유로망의 하중에 의한 처짐을 제한하는 한 쌍의 서포터를 포함하는 것을 특징으로 복합재 성형 장치.
In the composite material molding device for molding a dry preform impregnated with resin into a composite material using the VARTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding) process,
It forms a molding space in which a composite material is molded by having an upper mold, a lower mold, and a side mold disposed between the upper mold and the lower mold, and a flow mesh that guides the resin to the dry preform and the dry preform. a mold assembly supporting peel ply disposed between the dry preform and the flow path network;
The dry preform disposed on the inner surface of the upper mold is disposed to face each other on the outside of the upper mold and the inside of the upper mold with the dry preform, the fill ply, and the flow network interposed therebetween and provide mutual magnetic force. , A composite molding device comprising a pair of supports that limit deflection due to the load of the peel ply and the flow path network.
 제 1항에 있어서,
한 쌍의 상기 서포터는,
상기 상부 금형의 외부에 배치되고, 강자성체를 포함하는 제 1서포터와;
상기 제 1서포터로부터 제공된 자기력에 의해 상기 상부 금형의 내부에 선택적으로 결합되는 상자성체의 제 2서포터를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 성형 장치.
According to clause 1,
A pair of said supporters,
a first supporter disposed outside the upper mold and including a ferromagnetic material;
A composite molding device comprising a second supporter of a paramagnetic material that is selectively coupled to the interior of the upper mold by magnetic force provided from the first supporter.
 제 1항에 있어서,
한 쌍의 상기 서포터는,
상기 상부 금형의 외부에 배치되고, 전원에 연결되어 전원으로부터 제공된 전류에 따라 선택적으로 자기력을 생성하는 전자기석을 포함하는 제 1서포터와;
상기 제 1서포터로부터 제공된 자기력에 의해 상기 상부 금형의 내부에 선택적으로 결합되는 상자성체의 제 2서포터를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 성형 장치.
According to clause 1,
A pair of said supporters,
a first supporter disposed outside the upper mold, connected to a power source, and including an electromagnet that selectively generates a magnetic force according to a current provided from the power source;
A composite molding device comprising a second supporter of a paramagnetic material that is selectively coupled to the interior of the upper mold by magnetic force provided from the first supporter.
 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
상기 측부 금형은 상기 성형 공간의 내부에 복수 개로 배치되어, 복합재가 성형되는 상기 성형 공간을 복수 개로 분할하는 것을 특징으로 하는 복합재 성형 장치.
According to claim 2 or 3,
A composite material molding device, characterized in that the side mold is disposed in plural pieces inside the molding space, dividing the molding space in which the composite material is molded into a plurality.
 제 4항에 있어서,
상기 복합재 성형 장치는 상기 금형 조립체를 둘러싸서 진공 분위기를 형성하는 배깅(bagging)막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 성형 장치.
According to clause 4,
The composite molding device further includes a bagging film that surrounds the mold assembly and forms a vacuum atmosphere.
 제 5항에 있어서,
상기 배깅막은,
상기 금형 조립체의 외부를 둘러싸서 진공 분위기를 형성하는 외부 배깅막과;
상기 성형 공간에 배치되어, 상기 드라이 프리폼을 향해 가압력을 제공하는 내부 배깅막을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 성형 장치.
According to clause 5,
The bagging membrane is,
an external bagging film surrounding the outside of the mold assembly to form a vacuum atmosphere;
A composite molding device comprising an internal bagging film disposed in the molding space and providing a pressing force toward the dry preform.
 제 6항에 있어서,
상기 유로망은 상기 외부 배깅막과 상기 내부 배깅막 사이에 배치되며, 상기 드라이 프리폼으로 함침되는 수지는 상기 외부 배깅막과 상기 내부 배깅막 사이에 배치되는 상기 유로망을 따라 유동하는 것을 특징으로 하는 복합재 성형 장치.According to clause 6,
The flow path network is disposed between the outer bagging film and the inner bagging film, and the resin impregnated with the dry preform flows along the flow path network disposed between the outer bagging film and the inner bagging film. Composite molding device.
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