martes, 19 de julio de 2011

SMC (Sheet Molding Compound)

SMC (Sheet Moulding Compound – Lámina compuesta moldeada) es un tipo de material compuesto formado por una resina termoestable, un refuerzo de fibra, cargas y aditivos para mejorar o proporcionar unas determinadas propiedades finales a la pieza. Se trata de un preimpregnado que se obtiene mediante la combinación en continuo de este sistema químico termoestable con fibra cortada “in situ” y su posterior conformado en forma de láminas mediante rodillos de presión que compactan la pasta, la cual se desplaza envuelta en films gracias a cintas transportadoras
Proceso de fabricación del preimpregnado o pre-peg de SMC

El SMC se fabrica a partir de fibra cortada y se sitúa entre dos capas del sistema termoestable (resina, sistema catalítico, cargas aditivos, etc.). Este pre-peg pasa a través de un sistema de compactación que asegura la completa impregnación y finalmente la lámina se dispone en rollos. Posteriormente, estos rollos son almacenados antes de su moldeo para permitir que el grosor y la viscosidad sean los adecuados (maduración). Las fibras se depositan de forma aleatoria aunque suelen estar orientadas ligeramente paralelas a la dirección de la cinta transportadora. La cantidad de fibra se controla con la velocidad de la cinta.
El SMC normalmente se moldea por compresión.
Moldeo por compresión
Cuando las propiedades del SMC son adecuadas para su moldeo, se corta y se coloca en el interior de un molde caliente (130-170ºC). Este molde suele ser de acero forjado y tratado superficialmente para reducir el desgaste. Una vez que la carga se ha situado en el molde, éste se cierra y el material SMC se comprime (la presión normalmente oscila entre 50 y 100 bares). El tiempo de curado suele variar entre 30 y 150 segundos dependiendo de la formulación y del grosor del material. Después del curado, el molde se abre y se desmoldea la pieza.
Máquina para SMC
Aplicaciones de las piezas SMC
Las principales aplicaciones de SMC se centran en las siguientes categorías:
- Electrónica: encapsulación de cables de circuitos electrónicos, componentes electrónicos con resistividad superficial reducida, lámparas, partes de motores, sistemas electrónicos, etc.
- Automoción: puertas, parte delantera, trasera y techo, partes estructurales como paragolpes, estructura de techo corredizo, suelos, partes aerodinámicas, cubiertas de válvulas, depósitos de aceite: se sustituyen materiales tradicionales como el acero y se reduce el peso entre un 15-20%.
- Transporte: partes interiores de trenes y autobuses, componentes eléctricos.
- Sanitario: bañeras, fregaderos, asientos de ducha, cubiertas de desagües.
- Aplicaciones domésticas: cubiertas de planchas, componentes de máquinas de café, utensilios para microondas, asas, bombas.
- Construcción: tanques de agua potable, paneles, puertas, cubiertas de zanjas o desagües, etc.
- Medicina: equipo de cirugía, componentes anibacterianos, sistemas de medicina dental.
- Otras aplicaciones: pantallas de protección frente a humedad o agua
- Nuevas aplicaciones que empiezan a cobrar fuerza: balcones, buzones, cajas de resistencia frente al fuego, techos inclinados, rejillas de drenaje, etc.
Componentes de un camión fabricados por SMC


Actualmente se está reduciendo el volumen de producción de muchos vehículos que utilizan SMC debido a la crisis y a la escalada de los precios del petróleo, sin embargo, también está aumentando la demanda de vehículos más pequeños y ligeros, que consuman menos gasolina, emitan menos CO2 y utilicen biomateriales renovables y reciclables en sus componentes. Esto unido al incremento en la demanda de productos SMC en mercados como industria, consumo, construcción, generación de energía y electrónica hace que los productos SMC tengan un futuro prometedor.

Ventajas del SMC
Las principales ventajas de este proceso frente a otros conocidos son:
Resistencia térmica: los materiales fabricados por SMC y BMC (Bulk Moulding Compound) son la primera elección para aplicaciones donde se requieren elevadas temperaturas de servicio.
Esto es debido a la combinación de resina termoestable entrecruzada con alto contenido en cargas inorgánicas y el proceso de moldeo manteniendo unas excelentes características.
Retardante a la llama: propiedad muy interesante en muchas aplicaciones y mercados. Para conseguirlo se pueden añadir una gran variedad de aditivos y la formulación puede conseguirse incluso con bajos espesores. SMC y BMC no contienen halógenos ni otros aditivos tóxicos.
Precisión: SMC y BMC representan la primera opción cuando se pretende sustituir con gran precisión partes metálicas de piezas de altas prestaciones. Se pueden conseguir tolerancias muy pequeñas sin post operaciones ahorrando costes e incrementando la rentabilidad.
Aislante eléctrico y al agua.
Bajas emisiones: debido a que el moldeo es cerrado.
Otras propiedades del composite final: buena estabilidad dimensional, excelente acabado superficial por ambas caras, posibilidad de obtener geometrías complejas.
Automatización: ideal para grandes series como en automoción.
También existen ciertas limitaciones como:
- Altas inversiones
- Mayor costo de material
- Labores de post-procesado
- Instalaciones para manipulación y almacenamiento del material
- Espesor máximo de la pieza obtenida por SMC <5mm

Variaciones del SMC
Existen ciertas variaciones al procesado de materiales SMC, los más interesantes son los que aparecen a continuación:

D-SMC (Direct-Sheet Moulding Compound)
El Instituto Fraunhofer de Tecnología química (ICT) en Pfinztall ha desarrollado un proceso de producción en continuo de materiales SMC, constituido por extrusión, maduración en un horno microondas y compresión por moldeo para obtener productos terminados en un solo paso.
Este proceso innovador elimina la necesidad de tener el material madurando durante varios días y reduce el tiempo de procesado, desde las materias primas hasta el producto terminado, a sólo varios minutos. Debido a esta reducción de tiempo y de costes, la formulación de cada material en D-SMC, incluyendo cargas y fibras de refuerzo, se puede variar durante el proceso y se consigue un alto grado de flexibilidad durante la fabricación de cada componente.
D-SMC
BCSMCP (Biocomposite Sheet Moulding Compound Panel)
Este proceso consiste en la producción a gran escala y en continuo de biocomposites. Se usa un método de dispersión de las fibras naturales que permite una distribución uniforme de las mismas.
Para fabricar los biocomposites se emplean cáñamo, yute, hierba. Las piezas obtenidas se han sometido a ensayos de propiedades mecánicas y térmicas según procedimientos ASTM.

ASMC (Carbon Fiber Reinforced SMC)
Las fibras de carbono son ideales para disminuir el peso de los materiales (objetivo importante en la industria automovilística) debido a su baja densidad y sus excelentes propiedades mecánicas.
La fabricación de ASMC se ha llevado a cabo con un equipo de SMC convencional realizando algunas modificaciones. Se pueden usar diferentes fibras en combinación, por ejemplo, fibras de carbono y de vidrio con diferentes porcentajes y orientaciones. En cuanto al moldeo, es muy similar al convencional SMC pero debido a la orientación del material, éste debe estar bien fijado por el molde, que se consigue según dos técnicas diferenciadas.



Fuente:
www.aimplas.es
www.made-in-china.com 

8 comentarios:

  1. Lo primero felicitar por esta aclaración entre los diferentes procesos de SMC. Me ha resultado útil de cara a mi proyecto de fin de Grado ya que estoy diseñando y analizando con fibra de carbono el techo de un automóvil y quería introducir este tipo de procesos. Me gustaría saber cuanto costaría este tipo de maquinaria y cuanta energía consume.

    ResponderEliminar
    Respuestas
    1. De nada. Puedes fijarte en el siguiente enlace…
      http://www.alibaba.com/product-detail/SMC-1200-Sheet-Molding-Compound-Sheet_60354261138.html?spm=a2700.7724857.29.64.b6SLIg
      Saludos

      Eliminar
    2. Gracias por tu respuesta Mariano. Quería comentarte un problema que me ha surgido a las hora de realizar una posible solución a la creación de un laminado. En mi proyecto estoy desarrollando mediante un programa llamado esacomp que desarrolla laminados con diferentes orientaciones. Ese paso ya lo tengo listo mi problema surge a la hora de como podría implantrarlo a nivel industrial. Me explico..estoy trabajando en la elaboracion de un techo en fibra de carbono mediante prepegs de hexcel en su mayoria. Estoy pensando en como desarrollarlo a nivel insdrustrial que no sea hand lay up o atl es decir algun proceso que tampoco necesite pasar por un autoclave y esto podría ser algun tipo de moldeo por compresión tipo SMC. Mi idea es comprar el rollo de prepegs y mediante una compresion en caliente que ya estuviera listo. Si me pudieras comentar como solventarlo sería de gran ayuda. Saludos desde España

      Eliminar
    3. Hola Fernando. No entiendo bien cual sería tu duda. Existen prensas para el moldeo de SMC como también proveedores del material para el proceso. Te recomiendo contactar con la empresa Astar allí en España (http://www.astar.es). Tal vez te puedan ayudar en el desarrollo de tu proceso.
      Saludos

      Eliminar
  2. Mi duda sería que proceso podría implantar para a traves de prepegs(suministrados en rollo)para fabricar paneles en serie y no sea por hand lay up o atl.. un proceso tipo moldeo por compresión que aplique temperatura y presión para realizar su curado sin necesidad de autoclave. En mi opinión con una compresión en caliente colocando los prepegs con la forma deseada y posteriormente temperatura y presión(compresión en caliente) estaría solucionado el proceso y me gustaría saber tu opinión. Me hubiera gustado adaptar el proceso SMC a mi aplicación de techo de auto pero ya cuento con los rollos de prepegs. Un cordial saludo

    ResponderEliminar
    Respuestas
    1. Bueno, lo encuentro factible. Pero las condiciones de moldeo y curado requeridas dependerá de las característica del prepreg. Para lo cual deberás consultar a tu proveedor al respecto. La empresa Hexcel suministra varios tipos de prepreg, algunos de los cuales pueden ser moldeados mediante compresión como Hexply M77.
      Saludos

      Eliminar
  3. Que buen post muy util para un proyecto que estoy realizando en la facultad de ingenieria mecanica, gracias no encontre fue mucha informacion sobre el procesado en autoclave.

    ResponderEliminar
    Respuestas
    1. Me alegro de que te haya servido el blog. Puedes ver algo sobre el moldeo en autoclave en el siguiente artículo…
      http://www.hexcel.com/Resources/DataSheets/Brochure-Data-Sheets/Prepreg_Technology.pdf
      Saludos

      Eliminar