Wegweisende europäische Zusammenarbeit: Erste europäische Benchmark-Studie zu Squeeze-Flow-Tests an Carbonfaser-Sheet-Moulding-Compounds (C-SMC)

Bei einem Sheet Molding Compound (SMC) handelt es sich um eine fließfähige duroplastische Fließpressmasse mit einer Verstärkung aus Schnittfasermatten, meist Glasfasern oder Kohlenstofffasern. Die mattenförmigen Halbzeuge werden in der Regel als Rollware angeliefert. Die Verarbeitung des Materials erfolgt im Heißpressverfahren in einer parallelgeregelten hydraulischen Presse. Dabei werden Zuschnittspakete in ein beheiztes Tauchkantenwerkzeug eingelegt und gepresst. Durch den Wärmeeintrag wird die Aushärtereaktion des Harzes initiiert und die Formbeständigkeit des fertigen Bauteils hergestellt. Dieser effiziente Prozess ermöglicht die Herstellung komplexer, leichter und stabiler Bauteile für Anwendungen wie den Automobilbau, die Luftfahrt und die Energietechnik. Allerdings erschwert die bislang nicht zu vernachlässigende Variabilität im Fließverhalten der Materialien eine gleichbleibende Produktqualität.

Unter der gemeinsamen Leitung der University of Sheffield und des Leibniz-Instituts für Verbundwerkstoffe hat sich eine Gruppe von zwölf europäischen Forschungseinrichtungen aus sieben Ländern zusammengeschlossen, um diese Variabilität sowie ihre Ursachen besser zu verstehen. Als Labor- bzw. Technikumsversuch zur Ermittlung des Fließverhaltens und der Verarbeitungseigenschaften wird der Squeeze-Flow-Versuch eingesetzt. Dieser wird von den Laboren aller teilnehmenden Institutionen in Form eines Ringversuchs durchgeführt.

Dabei führen alle Labore den Test zunächst am gleichen Material, unter festgelegten Versuchsbedingungen und mit identischen Versuchsparametern durch, sodass die Wiederholbarkeit innerhalb der einzelnen Labore sowie die Inter-Labor-Wiederholbarkeiten bestimmt werden können. Anschließend wird durch die systematische Variation von Fasergehalt, Rovinggröße und Endbauteildicke deren Einfluss auf die Reproduzierbarkeit des Versuchs untersucht.

Die Ergebnisse der Studie sollen zu einer besseren Vorhersagbarkeit der Ergebnisse des Pressformens von C-SMCs beitragen und insbesondere die Variabilität der Prozessergebnisse reduzieren. Um die große Menge an Daten, die in jedem einzelnen Labor anfallen, sicher den jeweiligen Versuchen zuordnen zu können, wird das vom IVW entwickelte Laborinformationssystem PKDE eingesetzt. Dasselbe gilt für die Daten zu Temperatur und Luftfeuchtigkeit, die während der Herstellung, dem Versand, der Lagerung und der Untersuchung der Materialproben erfasst wurden.

Unterstützt wird das Konsortium von der Polynt Composites Germany GmbH, einem der weltweit führenden Hersteller von SMC-Materialien, die für die Studie freundlicherweise fast eine Tonne C-SMC bereitstellt.

Weitere Informationen über diese Studie und zu Möglichkeiten für zukünftige Forschungszusammenarbeiten erhalten Sie bei:

Dr. Miro Duhovic
Leiter Prozesssimulation
Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe GmbH
Erwin-Schrödinger-Str. 58
67663 Kaiserslautern, Germany
Telefon: +49 (0) 631/2017-363
E-Mail: miro.duhovic@leibniz-ivw.de

Dr. Ing. Andreas Gebhard
Techn.-Wiss. Direktor Digitalisierung
Leiter Digitalisierte Prozess- und Materialentwicklung
Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe GmbH
Erwin-Schrödinger-Str. 58
67663 Kaiserslautern, Germany
Telefon: +49 (0) 631/2017-400
E-Mail:andreas.gebhard@leibniz-ivw.de

Dr. Connie Qian
Senior Lecturer in Composites
School of Mechanical, Aerospace and Civil Engineering
The University of Sheffield
Garden Street, S1 4BJ, Sheffield
E-Mail: c.qian@sheffield.ac.uk