AOC, Zoltek, Astar mengembangkan CF-SMC baru untuk suku cadang otomotif berkinerja tinggi pada skala industri
Di bawah proyek penelitian yang didanai pemerintah Inggris, TUCANA, AOC AG (Schaffhausen, Swiss), dengan Astar (Biscay, Spanyol), telah mengembangkan senyawa cetakan lembaran (SMC) baru berdasarkan teknologi hibrida poliuretan Daron, yang memungkinkan produksi cincang bagian cetakan serat karbon pada skala industri dengan kinerja mekanis resin epoksi CF-SMC, dan kemudahan pembuatan resin poliester tak jenuh (UPR) dan resin vinil ester (VER) SMC. Bersama-sama, CF-SMC mendukung pengembangan suku cadang otomotif struktural dengan kepadatan rendah, kemampuan E-coat, dan emisi rendah, sambil mempertahankan fleksibilitas desain yang khas untuk komposit. Ini juga akan digunakan dalam kombinasi dengan serat split-tow Zoltek (St. Louis, Mo., A.S.) yang lebih murah.
“Dalam beberapa tahun terakhir, bahan SMC baru berdasarkan serat karbon telah tersedia secara komersial dan sekarang diterapkan pada skala industri penuh untuk menghasilkan bagian struktural ultraringan yang mengungguli ekuivalennya dalam aluminium dan baja,” jelas Ron Verleg, ilmuwan R&D senior di AOC. “Beberapa sistem resin termoset dapat digunakan dengan proses SMC, dengan masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri.”
UPR adalah resin pekerja keras untuk aplikasi SMC, catatan AOC, menawarkan sifat mekanik yang baik, menerima beban pengisi yang tinggi (menurunkan biaya senyawa) dan mengalir dengan baik di rongga cetakan. Namun, ketika digunakan dengan serat karbon, pembasahan yang tidak sempurna dan tingkat pelekatan UPR yang buruk ke permukaan serat karbon menghasilkan komponen yang dicetak dengan sifat mekanik yang rendah.
Bergantian, VER terutama digunakan untuk mencapai sifat mekanik yang lebih tinggi di bagian cetakan serat karbon, meskipun mengentalkan VER ke tingkat yang diperlukan untuk pencetakan SMC merupakan tantangan, dan viskositas cenderung terlalu tinggi untuk sepenuhnya menghamili filamen serat karbon halus, terutama ketika fraksi volume serat yang lebih tinggi diperlukan.
Lebih lanjut, resin epoksi (EPR) juga telah disesuaikan untuk memungkinkan sifat mekanik yang tinggi dicapai di bagian SMC. Namun, menjalankan proses ini dengan biaya yang kompetitif dalam aplikasi volume tinggi merupakan tantangan, kata AOC. Kelemahan utama sistem EPR SMC adalah proses impregnasi, pematangan, dan pencetakan yang sulit yang memerlukan beberapa langkah suhu yang memakan waktu.
Untuk mengatasi masalah ini, AOC mengembangkan teknologi Daron SMC, yang menawarkan manfaat seperti waktu penyimpanan yang lama untuk senyawa (hingga enam bulan pada suhu kamar), dan aliran yang dioptimalkan dalam cetakan kompresi (pengisian rongga cetakan secara lengkap, termasuk sisipan dan rusuk), menghasilkan modulus tarik 43 GPa, dan kekuatan tarik lebih dari 300 MPa. Daron SMC juga dilengkapi teknologi styrene-scavenging yang menghasilkan polimerisasi radikal yang optimal, menghasilkan emisi organik volatil yang sangat rendah (jauh di bawah ambang batas 100 g/g yang ditetapkan untuk aplikasi interior).
“Karena sifat kekentalan resin Daron yang rendah, bundel filamen halus dari serat karbon dapat diresapi dengan sangat baik hingga fraksi volume tinggi,” kata Verleg. “Selanjutnya, teknologi Daron SMC menghasilkan interaksi fisik dan kimia yang ideal antara matriks resin yang diawetkan dan serat karbon.”
Untuk membantu menghilangkan sifat CF-SMC yang mahal dalam industri komposit, produsen serat karbon Zoltek juga telah mengembangkan serat karbon split-tow 50K dengan biaya lebih rendah yang dapat dibuka selama proses peracikan SMC, sambil menyediakan derek kecil (kira-kira 3K) kinerja serat karbon.
Kedua teknologi ini — teknologi serat split-tow Zoltek dan teknologi Daron SMC AOC — telah dikembangkan di bawah proyek TUCANA, yang dipimpin oleh Jaguar Land Rover (Whitley, Inggris), yang menyatukan konsorsium mitra akademik dan industri dengan tujuan memberikan struktur kendaraan yang lebih kaku dan ringan untuk meningkatkan kinerja kendaraan listrik (EV). Project TUCANA berharap dapat mewujudkan visi ini dengan memungkinkan solusi komposit serat karbon terukur yang hemat biaya, termasuk CF-SMC, yang sejauh ini telah memenuhi semua spesifikasi proyek hingga saat ini, termasuk kekuatan mekanik dan kemampuan cetakan; Panel CF-SMC yang dijalankan melalui toko cat lini produksi juga telah membuktikan bahwa SMC berdasarkan sistem resin Daron tidak menunjukkan delaminasi saat diproses dengan parameter pencetakan yang ditentukan.
Selain penggunaannya untuk produksi suku cadang otomotif interior struktural, “aplikasi potensial lebih lanjut dari CF-SMC baru berperforma tinggi ini mencakup suku cadang yang dimuat secara dinamis seperti sub rangka mesin dan buku-buku jari kemudi,” simpul Luuk Groenewoud, manajer proyek strategis di AOC . “Ini menjadikan sistem material solusi yang sangat diinginkan untuk seri produksi volume tinggi di masa depan dalam aplikasi otomotif.”
