O rejuvenescimento dos compostos de moldagem de folhas destaca novos materiais de reforço, novos enchimentos, nova matriz de resina e novas oportunidades.
Uma mudança significativa para a formulação SMC tradicional é que ela não é mais definida pela fibra de vidro cortada, e misturadores e moldadores estão explorando o uso de fibra de carbono ou mesmo de fibra de basalto, bem como o uso contínuo de reforços de fibra contínua a partir de formulações de fibras descontínuas . Esses reforços contínuos de fibra incluem não apenas rovings unidirecionais, mas também tecidos biaxiais e triaxiais, bem como tecidos não crimpados para conferir maior rigidez, resistência e resistência ao impacto aos componentes enquanto ainda precisa ser comparado ao padrão SMC Como um bônus adicional, em muitos casos, a espessura da parede da peça pode ser mais fina.
O SMC de fibra contínua pode ser usado em combinação com um SMC convencional descontínuo / cortado em fibra cortada, um estudo de pesquisadores do Instituto Fraunhofer para Tecnologia de Fabricação ("F-ICT" em Pfinnztal, Alemanha) A vantagem da tecnologia "SMC" feita sob medida é que o SMC de fibra curta pode preencher as costelas, enquanto os reforços contínuos de fibras tendem a encadear outras características de projeto complexas, mas a presença de fibras contínuas traz propriedades mecânicas mais próximas Em prepregs reais e a um custo menor sem a necessidade de investir em equipamentos de processamento especializados e sem afetar as vantagens de integração de componentes do SMC ou formando geometrias complexas 2.5D (mais do que os pré-impregnados típicos A forma é mais complexa.) Um exemplo de um componente de fibra contínua SMC é uma caixa de bateria para uso em um veículo elétrico Chevrolet Spark (EV) na General Motors, que incorpora componentes SMC de material de reforço contínuo e descontínuo e é Trilho estrutural do corpo fornecido pelo American Automotive Research Council ('USCAR', Southfield, MI, EUA).
O crescente interesse pelo SMC de fibra de carbono é que os preços das fibras de carbono caem e mais fornecedores oferecem grandes cabos (50K e 25K, principalmente nos setores automotivo e industrial) de fibra de carbono SMC. Desde o modelo 2003 Dodge Viper Daimler Chrysler, agora parte do suporte de pára-lamas estrutural da FCA US LLC, SMC reforçada com fibra de carbono foi comercializada.
Um par de suportes feitos de fibra de carbono cortada a 50% e uma resina de éster vinílico foram montados pela Meridian Automotive Systems, Inc. (Allen Park, MI, EUA, não existe mais), incorporando os componentes metálicos anteriores de 15 a 20 Reduzindo o peso em 18 kg em comparação com as peças de aço estampadas. Além disso, foi dito que o SMC reforçado com fibra de carbono tem sido usado em capas de locomotivas na Europa no início dos anos 90.
Muitos dos misturadores e moldadores de hoje estão oferecendo materiais SMC reforçados com várias formas de fibra de carbono, mas existem alguns desafios na correspondência desses materiais. Primeiro, encontre fibras de carbono adequadas para infiltração do material de matriz de ésteres vinílicos e éster vinílico, Não é adequado para fibras de carbono típicas de epoxi ou poliuretano para garantir uma boa aderência entre o material da matriz e o material de reforço. A falta desses produtos promoveu o desenvolvimento do Instituto Avançado de Inovação de Fabricação de Materiais Compostos ("IACMI" Um novo projeto da Zoltek (uma subsidiária do Toray Group of Companies em St. Louis, Missouri, EUA), Michelman (Cincinnati, OH) e Ash, um novo projeto em Knoxville, Tenn. Orquídea envolvida no projeto.
O segundo desafio é tornar as fibras bem infiltradas em sistemas típicos de cola grossa SMC. "A infiltração de fibras de carbono no processamento de SMC é muito difícil, especialmente com fibras de carbono de reboque." Fraunhofer Daniel Park, engenheiro de pesquisa no Composites Research Project Center ("FPC", Londres, Ontário, Canadá), explica que "as pessoas estão, portanto, procurando formas de separar os feixes de fibras, a fim de facilitar o molhadão e melhorar suas propriedades mecânicas. Usando fibras de carbono de reboque O SMC aprimorado, embora de maior rigidez, geralmente é apenas metade da força de um SMC reforçado com vidro semelhante, o que é difícil de dizer quando a fibra de carbono tem apenas uma resistência à tração de 100-150 MPa em comparação com a resistência à tração de fibras de vidro acima de 300 MPa Esta é uma fibra de carbono a preços razoáveis que resolvemos no nosso processo SMC direto (D-SMC), adicionando um sistema de implantação de fibra para reduzir o pacote de fibra de 50K a 3K. Os feixes de fibras e o material mais uniforme vêm de forma exponencialmente mais molhável, razão pela qual os fios de fibra de vidro (fios torcidos feitos de muito poucos fios de fibra de vidro) Usado para mostrar uma infiltração mais rápida e mais completa, mas estes ainda não apareceram na fibra de carbono.
"A fibra de carbono SMC é a nossa escolha de materiais para aplicações estruturais e semi-estruturais onde usamos pré-impregnações no passado." Magna Exterior Company (Troy, Michigan) Diretor de Produto Global Compostos Leves Andrew Swikoski explica que a empresa atualmente possui dois produtos de fibra de carbono, todos usando uma matriz de resina de vinil esterilizado modificado, uma fibra de fibra picada EPICBLEND CFS-Z e uma EPICBLEND CFS-Z reforçada com fibra contínua ° / 90 ° grau de tecido NCF, que pode ser usado em conjunto com notas cortadas de materiais para reforço parcial de peças para peças que requerem propriedades mecânicas mais altas.
"Nosso método de fazer pré-impregnação de fibra de carbono cortada" significa que temos melhor molhamento, compactação e consolidação de fibras ", disse Swikoski." Comparado com outros métodos, cortamos, dispersamos e Existem diferentes maneiras de armazenar as fibras. Podemos cortar fibras mais finas com o cortador e alterar o comprimento da fibra e distribuição de fibras na linha SMC, o que ajuda na orientação e fluxo. "Em geral, quanto menor o diâmetro, mais fácil se infiltrar. , É mais fácil separar e fluir na resina da matriz. "Nossa distribuição de fibras é muito aleatória, ao contrário das fitas de outras fibras, o que nos dá uma vantagem de custo significativa e também nos permite reduzir a parede da peça Grosso e capaz de fluir mais com maior consistência.
Swikoski observa que a fibra cortada SMC não produz superfícies de grau A. "É sempre usado para painéis internos. Pode ser texturizado, mas já tem um aspecto muito técnico que o torna um capuz, uma porta ou Ideal para aplicações de superfície de Classe B, como portões de elevação, painéis interiores, etc. "Ele também disse que a Magna alternava entre misturas de carbono e carbono e fibra de vidro." Estamos procurando o peso mais baixo e o mais fino Da espessura da parede, agora podemos reduzi-lo para 1,2-1mm, que é em aço, mas fornecemos um material fluido com a capacidade de integrar peças que o Metal Stamping não pode fornecer ".
O misturador A. Schulman Ltd. (Fairlawn, OH) possui vários novos métodos de produção de fibra de carbono SMC e sua subsidiária Quantum Composites Inc. (Bay City, MI, EUA) desenvolveu A SMC de fibra de carbono cortada foi comercializada inicialmente com uma matriz de resina epóxi seguida por uma matriz de resina de éster vinílico. Desde Quantum Composites Limited e Callaway Golf Company (Carlsbad, CA, EUA) desde 2006, Começou a trabalhar em estreita colaboração com a Lamborghini Motor Company pouco depois, usando uma matriz de resina de vinil esterilizado modificada para desenvolver um material SMC de fibra de carbono curto, denominado "Forged Composites". Posteriormente, Carla O Forgras Golf usou Compostos Forjados para a sua bola de serviço Octane Diao, que Lamborghini usa para os vários carros conceito e partes dos supercarros Sesto Elemento, Aventador J, Veneno e Huracan. Callaway recentemente solicitou um produto similar ao seu tee Big Bertha Fusion, que é mais fino e mais forte. 'A. Schulman Douglas Gries, diretor de desenvolvimento de mercado de materiais compósitos, lembrou que "a única maneira de fazer isso é com um sistema de fibra contínua e, felizmente, fizemos algumas pesquisas com tecidos de fibra de carbono tecida, por isso desenvolvemos um Novo material para atender aos requisitos estruturais e cosméticos da Callaway, e agora estamos muito interessados em mostrar esse material aos fabricantes de automóveis.
A. Schulman Ltd. refere-se a este produto como 'Forged Preg', que foi introduzido no CAMX 2016 e agora foi expandido para três níveis, cada um usando um sistema de mistura de resina de éster vinílico patenteado: o 8575 incorpora um Uma trança triaxial de reboque 3K, a 8585 usa um tecido biaxial de reboque 12K e o 8595 usa um tecido unidirecional de reboque 60K.
A tecnologia de fibra de vidro também está progredindo, com a Chongqing International Composites Co. ("CPIC", Chongqing, China) afirmando que ocupa o terceiro lugar no mundo em produção, e a empresa tem várias categorias de produtos prontos para SMC com o mais interessante e único É uma fibra plana que é mais fácil de obter a dispersão isotrópica e reduz significativamente a deformação em partes de paredes finas. Os outros atributos deste feixe de fibra de vidro plano são equivalentes à fibra de vidro convencional sem álcool sem álcool A empresa também oferece sistemas de cola condutores e um nível de HL que é menor na constante dielétrica do que as fibras de vidro tradicionais não alcalinas. Recentemente, o CPIC comercializou suas classes HT e TM, que oferecem um módulo mais alto. O grau de TM é a fibra de vidro mais sem álcali atualmente no mercado com o módulo de tração mais alto. Testes de tração em 1700 m, 2400 tex rovings de acordo com o método de teste ASTM D 2343 mostram que o módulo de tração dos feixes de fibras impregnadas é de 88-92 GPa Diz-se que o grau HT tem um módulo de tensão maior de 92-96 GPa, aproximadamente a meio caminho entre os valores de E-glass e fibras de vidro de alta resistência, mas a um custo menor do que fibras de vidro de alta resistência .
Infiltração fibrosa de fibras de carbono SMC A infiltração completa de fibras em um típico sistema de pasta grossa de SMC é um desafio e uma solução para este problema é separar os feixes de fibras para ajudar a infiltrar e melhorar as propriedades mecânicas, especialmente na indústria automotiva O Centro de Pesquisa de Compostos Fraunhofer de fibra de carbono Tow utiliza um sistema de dispersão de fibras para reduzir os feixes de fibras de 50K a 3K em seu processo SMC direto. É relatado que esses reboques menores são mais fáceis de infiltrar e podem formar Um material mais uniforme, aumentando assim a força mostrada à direita é uma fibra de carbono cortada padrão, a esquerda mostra o primeiro a obter uma dispersão padrão de fibra de carbono cortada (foto do Fraunhofer Composite Materials Research Center)
Distribuição de fibras em fibra de carbono A SMC Magna Outsourcing desenvolveu uma formulação SMC de fibra de carbono com uma resina de éster de vinilo modificado para uso próprio, uma fibra de fibra cortada chamada "EPICBLEND CFS-Z" Melhor molhamento, compactação e consolidação, um processo de fabricação exclusivo alcança a distribuição de fibras anisotrópicas, com o lado esquerdo (esquerdo) e o direito (direito) dois tipos de superfícies texturizadas (imagens de Macquarie Satisfeito que o negócio de decoração externa)
O grau 8575 usa uma trança triaxial de reboque 3K e fornece um módulo de tração de 33090 MPa a 50% em peso. A nota 8585 usa um tecido biaxial de reboque 12K e está disponível em 55 % Por peso fornece um módulo de tração de 55150 MPa O material de grau 8595 utiliza um reboque unidireccional de 60K e fornece um módulo de tração de 99300 MPa a 55 por cento em peso (Imagem cortesia de A. Schulman Inc./Quadum Composite Materials Co., Ltd.)
As fibras planas são usadas para o SMC de paredes finas mais estável. A tecnologia de fibra de vidro pode ser uma tecnologia de material de reforço estabelecida há muito tempo, mas não é sem qualquer progresso. Um exemplo é a fibra de vidro plana exclusiva de Chongqing International Composites, Dispersão isotrópica de materiais, reduzindo assim a deformação de componentes SMC de paredes finas