AOC, Zoltek y Astar innovan CF-SMC de alto rendimiento para piezas automotrices industriales

Proyecto TUCANA: nuevo SMC con tecnología Daron poliuretano híbrido + fibra split-tow de Zoltek

Bajo proyecto de investigación financiado por gobierno UK, TUCANA, AOC AG (Schaffhausen, Suiza) con Astar (Vizcaya, España) desarrolló nuevo compuesto de moldeo en lámina (SMC) basado en tecnología Daron poliuretano híbrido, que permite producción a escala industrial de piezas moldeadas de fibra de carbono picada con rendimiento mecánico de SMC CF-epoxi y facilidad de fabricación de SMC de resina poliéster insaturado (UPR) y éster vinílico (VER). El CF-SMC soporta desarrollo de piezas estructurales automotrices con baja densidad, capacidad E-coat y bajas emisiones, manteniendo flexibilidad de diseño típica de compuestos. Usará también fibra split-tow de menor coste de Zoltek (St. Louis, Missouri).

Retos de resinas tradicionales en SMC con fibra de carbono

• UPR: buena mecánica, alta carga de relleno (bajo coste), buen flujo. Pero con fibra de carbono: humectación incompleta y pobre adhesión → bajas propiedades mecánicas.
• VER: mayor rendimiento mecánico, pero espesamiento a nivel requerido para SMC es desafío, viscosidad demasiado alta para impregnar filamentos finos, especialmente en altas fracciones volumétricas.
• Epoxi (EPR): afinados para alta mecánica, pero proceso difícil de forma rentable en alto volumen. Inconveniente principal: impregnación, maduración y moldeo difíciles con múltiples pasos de temperatura.

Solución Daron SMC

AOC desarrolló tecnología Daron SMC con beneficios:

• Tiempo de almacenamiento prolongado (hasta 6 meses a temperatura ambiente)
• Flujo optimizado en moldeo por compresión (llenado completo cavidad, inserts, nervios)
• Módulo de tracción 43 GPa, resistencia > 300 MPa
• Tecnología captura-estireno → polimerización radicalaria óptima → emisiones COV extremadamente bajas (muy por debajo umbral 100 µg/g para interiores)

"Por la naturaleza de baja viscosidad de resinas Daron, los haces finos de fibra de carbono se impregnan extremadamente bien hasta altas fracciones volumétricas. Además, Daron SMC logra interacción físico-química ideal entre matriz curada y fibra de carbono", dice Ron Verleg, científico senior I+D en AOC.

Fibra split-tow de Zoltek: coste reducido, rendimiento 3K

Zoltek desarrolló fibra de carbono 50K split-tow de menor coste que se abre durante compounding SMC, dando rendimiento de tow pequeño (~3K). Ambas tecnologías —split-tow de Zoltek y Daron SMC de AOC— desarrolladas bajo TUCANA, liderado por Jaguar Land Rover (Whitley, UK), consorcio académico-industrial para estructuras vehiculares más rígidas y ligeras que impulsen rendimiento de EVs.

El CF-SMC cumple especificaciones del proyecto: resistencia mecánica, moldeabilidad; paneles CF-SMC pasan línea de pintura sin deslaminación con parámetros definidos.

"Más aplicaciones potenciales: piezas cargadas dinámicamente como subchasis motor y nudos de dirección", concluye Luuk Groenewoud, gestor proyectos estratégicos en AOC. "Hace el sistema material altamente deseable para futuras series de alto volumen en automoción."