Stampi compositi per prodotti compositi

Vari tipi di processi di stampaggio sono comunemente usati per la produzione di parti in plastica e composite. Convenzionalmente, gli stampi sono in metallo. Gli stampi compositi stanno guadagnando terreno, ma soprattutto nei processi di produzione con condizioni relativamente miti. Al fine di aumentare la capacità di temperatura degli stampi compositi in modo da toccare nuovi mercati, sono necessari importanti progressi nella tecnologia degli stampi.

Un grande consorzio europeo ha lanciato il progetto finanziato dall’UE COEUS-TITAN (Innovative smart composite moulds for cost-effective manufacturing of plastic and composite components) per sviluppare la tecnologia necessaria.

Per il riscaldamento dello stampo e del relativo contenuto, gli scienziati hanno incorporato fibre di carbonio conduttive vicino alla superficie dello stampo tra un certo numero di strati nano-modificati caratterizzati da alta conducibilità termica. Questo assicura il massimo trasferimento termico alla resina per ridurre il consumo energetico. Il team ha sviluppato anche sensori di flusso, temperatura e polimerizzazione per abilitare il controllo di processo completamente automatizzato in combinazione con strumenti di analisi per l’ottimizzazione dei parametri di processo.

Un nuovo sistema di raffreddamento è costituito da una rete di canali che seguiva il contorno della parte. Il fluido termovettore circolava attraverso i canali per assorbire calore dal sistema. Due diversi attuatori piezoelettrici sono stati valutati per la loro capacità di migliorare il flusso della resina basato su micro-vibrazioni indotte elettricamente. Infine, un nuovo rivestimento metallico basato su nanoriempitivi e riempitivi minerali ha migliorato la resistenza chimica alle resine ed agevolato la riparazione in caso di danni.

Gli strumenti finali integravano tutte le tecnologie sviluppate e le hanno testate in un protocollo sperimentale di infusione. Ulteriore ottimizzazione dovrebbe portare a una svolta nella progettazione di stampi compositi intelligenti e all’estensione della funzionalità di stampaggio.

I produttori saranno in grado di utilizzare la tecnologia degli stampo convenienti nel difficile ambiente del trasferimento della resina. Questa tecnica è sempre più utilizzata per produrre componenti lisci con grandi superfici e forme complesse come quelle richiesti dal settore aerospaziale. Essa permette anche l’uso di resine avanzate che richiedono temperature più elevate nei processi di stampaggio convenzionale. Nel complesso, la commercializzazione di stampi compositi intelligenti dovrebbe aumentare significativamente la competitività dei fabbricanti europei di materie plastiche e compositi.