Prozesstechnologie zur Reduzierung der Reifezeit von duroplastischen Formmassen für die In-Line-Fertigung von SMC-Bauteilen (LeanSMC)

Problemstellung
Im Zuge des Leichtbaus werden in vielen Bereichen, z. B. im Automobilbau und der Elektronik, Bauteile aus Faserverbundwerkstoffen (engl.: Sheet Molding Compound (SMC)) eingesetzt, um schwere Metallkonstruktionen zu ersetzen. Vorteile dieser Bauteile sind hohe Stabilität, gute thermische und chemische Beständigkeit, kleines spezifisches Gewicht und sehr flexible Verarbeitbarkeit. Ausgangsmaterial für diese Bauteile sind Formmassen aus Faser-Harzgemischen, die sich nach dem Aushärten nicht mehr verformen lassen. Derzeit werden diese Formmassen in einem sehr zeitaufwändigen Herstellungs- und Reifeprozess von 36 Stunden bis zu 14 Tagen in Form von SMC-Matten für den anschließenden Press- und Aushärteprozess vorbereitet.

Projektziel
Ziel des Forschungsvorhabens Lean-SMC ist die Entwicklung einer neuen Prozess- und Anlagentechnologie für die Herstellung einer duroplastischen Formmasse mit einer Reifezeit unter 4 Minuten. Diese Formmasse kann anschließend direkt und kontinuierlich mittels Druck und Temperatur in den nachgeschalteten Standard-Pressen zu Endbauteilen weiterverarbeitet werden. Mit dieser Technologie kann aufgrund der enormen Verkürzung der Herstellungsdauer von SMC-Matten um fast 99,9 v. H. und der Erreichung eines kontinuierlichen Produktionsprozesses der zukünftige Einsatz des Werkstoffes SMC revolutioniert werden.

Vorgehensweise
Grundlage hierfür ist die Entwicklung eines zu entwickelnden, neuartigen physikalisch-chemischen Reifeprozesses, der die herkömmliche Reifeprozessdauer von 36 Stunden bis 14 Tage extrem beschleunigt. Dies soll durch eine zu erarbeitende Variation der Ausgangsmaterialien von Harz und Fasern sowie einer speziell zu erforschenden Vorbehandlungstechnologie erreicht werden. Zusammen mit der für den kontinuierlichen Gesamtprozess zu entwickelnden Anlagentechnik werden Zykluszeiten im Pressvorgang von ca. 10 min. pro Bauteil angestrebt und prototypisch umgesetzt.

Anwendungspotential
In Deutschland werden jährlich mehr als 70.000 t SMC-Formmasse verarbeitet. Weltweit kommt man auf ca. 742.000 t. Der Bedarf steigt, da Mischbaustrukturen mit SMC im Vergleich mit Stahl- und Aluminiumbauweisen weiter zunehmen. Durch die innovative verkürzte und effektive Prozesskette eröffnen sich für die SMC-Bauteilhersteller völlig neue Einsatzbereiche, beispielsweise in der Luftfahrtindustrie, wodurch die Technologieführerschaft der deutschen Branchenteilnehmer gestärkt wird.

• Schmidt & Heinzmann GmbH & Co KG