Mechanical characterization of carbon long-fiber SMC compounds for automotive applications

High mechanical performance, evident weight reduction and a low cost compared to the materials currently used to produce different structures in the automotive industry, are the strenghts of carbon fiber based composites. To support this statement and to test its validity, a broad spectrum mechanical characterization was performed on two materials produced by the Polynt Group for automotive applications. The materials in question are SMCs, whose only difference is the measurement of the fibers inside them. Having chosen the material with a specific matrix and reinforcement, for its improvement we can act on different types of factors including the length of the fibers because, using a resin without fillers and additives, the only factors on which we can focus are the characteristics of the fibers. One of the main aspects of this elaborate is therefore to understand how the orientation and the length of the fibers have an effect on the mechanical carachteristics. Thermal, chemical, thermomechanical, mechanical and microscopic tests have been carried out, focusing more on mechanical analysis. Since the two materials are studied for a specific use for suspensions in the automotive field, we will focus more on mechanical analysis as these suspensions are subject to high and different efforts in each direction and, therefore, their resistence must be tested. The result of all the tests carried out will lead to choose the most suitable material for this purpose, i.e the one that has fibers of greater length than the other.

Prestazioni meccaniche elevate, riduzione di peso evidente e un basso costo rispetto ai materiali che attualmente si utilizzano per produrre varie strutture nell’ambito automotive, sono I punti di forza dei compositi a base di fibra di carbonio. Per supportare questa affermazione e per testarne la validità, è stata effettuata una caratterizazione meccanica ad ampio spettro su due materiali prodotti dalla Polynt Group per applicazioni automotive. I materiali in questione sono dei SMC, la cui unica differenza è la misura delle fibre all’interno di essi. Scelto il materiale con una determinata matrice e rinforzo, per il suo miglioramento si può agire su diversi tipi di fattori tra cui la lunghezza delle fibre perché, utilizzando una resina senza cariche e additivi, gli unici fattori su cui ci si può focalizzare sono le caratteristiche delle fibre. Uno degli aspetti principali di questo elaborato è quindi capire quanto l’orientazione e la lunghezza delle fibre abbia un effetto sulle caratteristiche meccaniche del materiale. Sono stati condotti test di tipo termico, chimico, termomeccanico, meccanico e analisi microscopiche, focalizzandosi maggiormente su analisi di tipo meccanico. Essendo i due materiali studiati al fine di un utilizzo specifico per le sospensioni in ambito automotive, ci si focalizzerà maggiormente su analisi di tipo meccanico in quanto queste sospensioni sono soggette ad alti e differenti sforzi in ogni direzione e bisogna quindi testarne la resistenza. Il risultato di tutti i test effettuati porterà alla scelta del materiale più adatto a questo scopo, ovvero quello che presenta fibre di maggior lunghezza rispetto all’altro.