SMC (zmes na formovanie plechov)
Vhodné pre hromadnú výrobu produktov, ktoré vyžadujú vysokú kvalitu povrchu a odolnosť voči poveternostným vplyvom, sú cenovo citlivé a nevyžadujú extrémnu štrukturálnu pevnosť alebo ľahké vlastnosti. Medzi jeho výhody patrí stabilný tvarovací výkon, dobrá povrchová úprava a vyspelá automatizácia. Je však pomerne ťažký, s obmedzenými mechanickými vlastnosťami (v porovnaní s kompozitmi z nekonečných vlákien) a rozmerovou presnosťou.
HP-RTM (vysokotlakové odlievanie živice)
Vhodné pre konštrukčné komponenty vyžadujúce vysokú tuhosť/pevnosť, ľahkú konštrukciu a kontinuitu vlákien, alebo ak je pomer pevnosti a hmotnosti kľúčovým faktorom pri výrobe. Medzi jeho výhody zahŕňa vysokú špecifickú pevnosť konečného výrobku schopnosť vyrábať tenkostenné konštrukčné diely s veľkým rozpätím. Nevýhodou sú zložité procesy, vysoké náklady na formy, nástroje a materiály a prísne požiadavky na riadenie procesu. Čas cyklu a produktivita sú obmedzené vytvrdzovacím systémom.
1. Materiálny rozdiel
|
| SMC | HP-RTM |
| Skladať | Sekané vlákna (hlavne sklenené vlákna) polyester alebo nenasýtené živicové matricové plnivá/spomalovače horenia/urýchľovače zosilňujúce modifikátory. Materiál sa dodáva vo forme listu (vopred zmiešaná zmes). | Tkanina ponorená do zásahu (jednosmerná látka, tkaná látka, laminovaná látka, predlisok z nepretržitých vlákien) tekutá živica s nízkou viskozitou (epoxidová/nenasýtená polyesterová/styrénová náhrada atď.) sa vstrekuje a vytvrdzuje za vysokého tlaku. |
| Vláknina vlastnosti | Nasekané alebo náhodne orientované vlákna bez vystuženia súvislými vláknami – výkon je vyvážený vo všetkých smeroch (izotropný), ale špecifická pevnosť a tuhosť sú nižšie než u kompozitov z nepretržitých vlákien. | Nepretržité vlákna (sklenené, uhlíkové alebo hybridné) s konfigurovateľnou orientáciou ponúkajúcich vynikajúce mechanické vlastnosti, najmä v smere vlákien. |
| Formula a výhodou | Ľahko spomaľujúce horenie (zvyčajne dosahujú hodnotenie UL94 V-0 alebo spĺňajú normy pre nehorľavosť pre automobily), s dobrou odolnosťou voči poveternostným vplyvom a rozmerovou stabilitou. | S voliteľnými živicovými systémami na zvýšenie tepelnej stability, priľnavosti a spomaľovania horenia (hoci modifikácie spomaľujúce horenie môžu byť zložitejšie a nákladnejšie) dokáže dosiahnuť veľké objemové podiely sklenených alebo uhlíkových vlákien (vysoká pevnosť, vysoká tuhosť, nízka hmotnosť). |
| Povrch a doliečenie | Poskytuje hladký povrch ľahko vhodný na maľovanie a nanášanie náterov. | Pozornosť ovládaniu povrchu a kontrole penetrácie živice; na dosiahnutie vysokej kvality povrchu je zvyčajne potrebné následné spracovanie. |
2. Kvalita konečného produktu
|
| SMC | HP-RTM |
| Mechanické Vlastnosti | Pevnosť v ťahu a šmyku je stredná, takže je vhodná pre komponenty vystavené rovnomernému zaťaženiu alebo pre neprimárne nosné kryty. Odolnosť proti nárazu je priemerná, hoci nasekané vlákna ponúkajú určitú výhodu absorpcie energie. | V smere vlákna môže byť pevnosť a tuhosť oveľa vyššia ako SMC; odolnosť proti únave a odolnosť proti praskaniu sú vynikajúce, vďaka čomu sú vhodné pre nosné konštrukcie alebo komponenty vystavené vysokým nárazovým alebo torzným silám. |
| Rozmerový Presnosť a Stabilita | Vytvorené lisovaním, s dobrou rozmerovou stálosťou; avšak tolerancie hrúbky a malých geometrických prvkov sú ovplyvnené tokom materiálu a konštrukciou formy. | vysoké požiadavky na hrúbku a lokálnu kontrolu plnenia; ak sú vstrekovanie a odvzdušňovanie dobre navrhnuté, možno dosiahnuť vysokú rozmerovú presnosť, ale zmršťovanie živice si tiež vyžaduje presnú kontrolu a kompenzáciu. |
| Kvalita/vzhľad povrchu | Môže dosiahnuť hladký povrch priamo, vhodný pre estetické požiadavky exponovaných krytov, s dobrou priľnavosťou farby. | Priamo tvarované povrchy môžu vyžadovať dodatočnú úpravu (lak, leštenie, náter alebo film), aby sa dosiahol rovnaký vzhľad ako SMC; Ale na zlepšenie vzhľadu je možné použiť aj technológiu gélového laku alebo membrány, čo zvyšuje náklady. |
3. Lis a pomocné zariadenia
Spoločnosť SMC vyžaduje relatívne nízke investície do vybavenia a je technologicky vyspelá a stabilná. Spracovanie SMC zvyčajne vyžaduje na výrobu dielov iba lis, súpravu foriem a vykurovací systém. Funkčné požiadavky na lis nie sú vysoké. Suroviny je možné zakúpiť priamo vo forme listov a vážiť a rezať pomocou rezacieho stroja SMC. Po tvarovaní vyžadujú hotové diely iba brúsenie.
HP-RTM vyžaduje vyššiu investíciu do vybavenia. Zvyčajne musí materiál najskôr predhriať a predtvarovať, potom podstúpiť vysokotlakové vstrekovanie vo veľkotonážnom lisu a nakoniec orezať a narezať pomocou laserovej rezačky. Celý proces – od suroviny až po hotový výrobok – si vyžaduje vybavenie vrátane: 100–200-tonového predtvarovacieho lisu (s ohrievacím systémom), 2500 – 3500 tonového formovacieho lisu (s ohrevom systém, vakuový systém a funkcia vyrovnávania štyroch rohov), dve sady foriem, vyrezávací stroj, stroj na vstrekovanie živice, chladiace a vytvrdzovacie zariadenia, laserová rezačka a skúšačka vzduchotesnosti. Vstupná investícia je značná.
4. Ostatné
Údržba a recyklovateľnosť: SMC aj HP-RTM sú termosetové systémy, ktoré sťažujú recykláciu.
Odľahčenie: HP-RTM (najmä pri použití uhlíkových vlákien) môže výrazne znížiť hmotnosť v porovnaní s SMC. Keď sa použije na kryty batérie, môže zvýšiť dojazd vozidla alebo znížiť celkové náklady na batériu.
Dodávateľský reťazec / riziko dostupnosti: Dodávateľský reťazec pre SMC nasekaných vlákien je vo všeobecnosti stabilný; uhlíkové vlákna a vysokovýkonné živice môžu zaznamenať významné výkyvy ceny počas úzkej ponuky vyžadujúcej hodnotenie dlhodobej stability dodávky.
Flexibilita procesu: HP-RTM je flexibilnejšie pre zložité integrované štruktúry, znižuje počet následných montážnych dielov (nízka hmotnosť a menej montážnych krokov), ale formy a procesy je ťažšie rýchlo upravovať. SMC je lepšie vhodné pre veľkoobjemovú výrobu s minimálnymi variáciami dizajnu.
Bezpečnostné a prevádzkové riziká: Systémy vstrekovania a vytvrdzovania živice HP-RTM môžu obsahovať toxické alebo prchavé zložky s nízkou viskozitou, čo si vyžaduje prísnejšiu kontrolu prevádzkového prostredia, vetrania a osobných ochranných prostriedkov.
5. Zhrnutie
|
| SMC | HP-RTM |
| Vláknina Type | Nasekané náhodné vlákna | Nepretržité vlákna (orientovateľné) |
| Cena materiálu na diel | Nízka | Vysoká (kvôli cene uhlíkových vlákien/epoxidu) |
| Zložitosť nástroja / vybavenia | Stred (vyhrievanie lisu) | Vysoká (vyžaduje dávkovanie vstrekovania, zapečatené formy, ohrev a vákuum) |
| Doba cyklu / Výrobná kapacita | Vhodné pre veľkoobjemovú výrobu | Výrobná kapacita závisí od vytvrdzovania živice; možno zvýšiť paralelným spracovaním. |
| Kvalita povrchu | Vynikajúce (ľahko dosiahnete hladký, atraktívny povrch) | Vyžaduje dodatočné spracovanie alebo filmovú technológiu |
| Štrukturálna pevnosť / nízka hmotnosť | Stredný | Vysoká (najmä pri použití uhlíkových vlákien) |
| Nehorľavý / odolný voči poveternostným vplyvom | Ľahko dosiahnuteľné pomocou formulácie | Vyžaduje špecializované zloženie s vysokými nákladmi |
| Použiteľné komponenty | Estetické kryty, veká a veľkoobjemové diely | Nosné kryty, výstuže a zložité integrované konštrukcie |
