Fysikssimuleringar: tillverkning av dielektriska kompositer
- Diarienummer
- IPD23-0021
- Projektledare
- Florisson, Sara
- Start- och slutdatum
- 240119-260119
- Beviljat belopp
- 1 500 000 kr
- Förvaltande organisation
- Uppsala University
- Forskningsområde
- Materialvetenskap och materialteknologier
Summary
Epoxibaserade polymerer används i lättviktstillämpningar på grund av deras låga vikt och höga mekaniska styvhetsegenskaper. Deras termiska och elektriska egenskaper kan för specifika tillämpningar genom att tillsätta tillsatser i epoxin. Konsortiepartner Hitachi Energy använder en epoxibaserad polymer som dielektrikum med en hög flamskyddsgrad för bussningar i transformatorer som en isolator. Stor mängd massflöde används för att fylla de meterbreda bussningarna med ett epoxibaserat harts, där denna process tar flera timmar upp till några dagar. Epoxibaserat harts är en blandning med härdare så att denna värmehärdande polymer härdar under specifika förhållanden genom en exoterm kemisk reaktion. Härdningen bildar ett nätverk av polymer kedjor som härdar det underliggande materialet. Detta projekt syftar till att modellering och simulering av hartsflöde (viskös vätska) och kemisk härdning för uppskatta de mekaniska spänningarna. På detta sätt kan produktionsrelaterade problem med kaviteter och sprickbildningar förebyggas genom ett optimeringsschema som använder denna beräkningsmodell. Detta projekt ska genomföras under 12 månader och är uppdelat i 5 paket. (1 och 2) utveckla av kopplad strömninsmeakanik och härdnings simuleringar, (3) bestämma fluidsparametrar genom kalorimetermätningar, (4) kompletta flerfysikmodellen utförs mot ett referensfall, och (5) utveckla av en digital tvilling av tillverkningsprocessen som ska användas för att optimera själva processen.
Populärvetenskaplig beskrivning
Epoxibaserade polymerer används i lättviktstillämpningar på grund av deras låga vikt och höga mekaniska styvhetsegenskaper. Deras termiska och elektriska egenskaper kan för specifika tillämpningar genom att tillsätta tillsatser i epoxin. Konsor konsortiepartner Hitachi Energy använder en epoxibaserad polymer som dielektrikum med en hög flamskyddsgrad för bussningar i transformatorer som en isolator. Stor mängd massflöde används för att fylla de meterbreda bussningarna med ett epoxibaserat harts, där denna process tar flera timmar upp till några dagar. Epoxibaserat harts är en blandning med härdare så att denna värmehärdande polymer härdar under specifika förhållanden genom en exoterm kemisk reaktion. Härdningen bildar ett nätverk av polymer kedjor som härdar det underliggande materialet. För en stor struktur är denna process rums- och och tidsberoende direkt relaterad till de omgivande förhållandena. Detta projekt syftar till att modellering och simulering av hartsflöde (viskös vätska) och kemisk härdning för uppskatta de mekaniska spänningarna. På detta sätt kan produktionsrelaterade problem med kaviteter och sprickbildningar förebyggas genom ett optimeringsschema som använder denna beräkningsmodell. Detta projekt är planerat att genomföras under 12 månader uppdelat i 5 arbetspaket. Första, strömninsmeakanik simulering med härdningskoppling realiseras som modellerar, för det andra, strömsegenskaper under härdning. För det tredje bestäms dessa fluidsparametrar genom kalorimetermätningar. För det fjärde, den kompletta flerfysikmodellen utförs mot ett referensfall. För det femte, som ett viktigt digitala tvilling av tillverkningsprocessen som ska användas för att optimera själva processen.