Materiali compositi per stampi a compressione con elevate prestazioni
I materiali di solito usati per il processo RTM, noto anche come tooling, includono alluminio, acciaio e fibra di vetro. La scelta del materiale si basa su svariati fattori, quali quantità, dimensioni e complessità dei pezzi, nonché qualità di finitura e durata del ciclo operativo. Per una produzione con quantità elevate, gli stampi vengono normalmente riscaldati e dotati di sistemi di controllo per automatizzare l’intero processo. L’utilizzo di acciaio e metalli come materiali per gli strumenti di stampaggio ha presentato molte sfide per quanto riguarda l’energia necessaria e l’ingresso del materiale. Essendo questi caratterizzati da differenti proprietà rispetto al pezzo in composito lavorato, comportano la deformazione del pezzo finale, il che va di pari passo con gli oneri economici. Per affrontare tali sfide, il progetto LEETORB (Lightweight, energy-efficient tooling for the manufacturing of rotor blades), finanziato dall’UE, ha proposto l’uso della fibra di carbonio come materiale per gli strumenti di stampaggio. L’elevata resistenza e rigidità in relazione al peso, rispetto ai metalli, costituisce il motivo per cui sono stati scelti i materiali compositi. Inoltre, la ridotta massa termica comporta notevoli riduzioni nell’impiego di energia, fino al 50 %. I ricercatori hanno eseguito con successo una prova di principio delle proprie idee presentando stampi RTM a base di plastica rinforzata con fibre, per la produzione di pale del rotore per elicotteri. Al fine di migliorare ulteriormente il processo di produzione e ridurre l’energia, il team ha integrato un dispositivo di riscaldamento in grado di introdurre calore ove necessario. Un filato in carbonio è stato utilizzato come conduttore elettrico e cucito su un tessuto di vetro. Se collegato a una fonte di energia, il filato in carbonio ha funto da riscaldamento resistivo e, a seconda della forma, ha regolato l’apporto di calore. Alcune nervature di irrigidimento e un telaio in acciaio sono stati applicati sulla parte posteriore della parete in fibra di carbonio allo scopo di ridurre la deformazione causata da forze di compattazione e iniezione. L’impiego di resina rinforzata con fibra di carbonio come materiale principale ha permesso l’ottenimento di dispositivi di stampaggio leggeri in combinazione a un più efficiente riscaldamento e raffreddamento. I prototipi di nuova concezione hanno consentito un notevole risparmio in termini di apporto di energia, dalla produzione di strumenti di stampaggio alla lavorazione di pale rotoriche.
Parole chiave
Parti composite, stampaggio a trasferimento di resina, strumenti di stampaggio, LEETORB, pale del rotore
