Il rivestimento in carbonio simile al diamante offre «sollievo» agli stampi a iniezione plastica
Telefoni, componenti di PC, giocattoli, spine elettriche e altri prodotti di uso quotidiano come scarpe e penne sono realizzati con materie plastiche utilizzando un processo chiamato stampaggio a iniezione. La tecnologia è in grado di produrre pezzi identici ad alti volumi a un basso costo per pezzo. Tuttavia, il suo costo di avviamento è relativamente alto, soprattutto perché sono necessarie attrezzature personalizzate. Uno stampo a iniezione può costare dai 100 000 ai 300 000 euro, a seconda della sua complessità, del materiale e della precisione.
Mantenere gli stampi operativi più a lungo
Il prolungamento della vita utile degli stampi è di fondamentale importanza per qualsiasi progetto di stampaggio, poiché i tempi di fermo per le riparazioni mettono a rischio i margini di profitto. Secondo le stime, ogni anno vengono spesi circa 10 miliardi di euro per le operazioni di manutenzione in tutto il mondo. Durante il processo di stampaggio, le forze di attrito che si sviluppano tra la superficie di chiusura e quelle che entrano in contatto con la plastica iniettata sono in gran parte responsabili dei danni causati alle superfici. Alla fine, lo stampo deve essere eliminato. Messi insieme, questi fattori influenzano in modo significativo la durata di vita dello stampo. Il progetto cleanMOULD, finanziato dall’UE, ha sottoposto a prova nuovi rivestimenti basati su una formulazione multistrato in carbonio simile al diamante che prolungano la vita degli utensili per lo stampaggio a iniezione, offrendo protezione dalla corrosione, ridotta usura e resistenza all’attrito. «È importante notare che le nostre nuove soluzioni di rivestimento aumentano le prestazioni degli stampi e ne estendono il funzionamento prima di doverli mettere fuori servizio per la manutenzione preventiva», ha riferito il coordinatore del progetto Michael Hvam.
cleanMOULD - il migliore amico di uno stampo
Un attributo chiave dei rivestimenti in carbonio simili al diamante è la capacità di resistere all’usura riducendo l’attrito tra le superfici di scorrimento. Questo elimina in gran parte la necessità di lubrificazione superficiale e di post-finitura, considerate fonti primarie di emissioni inquinanti nell’atmosfera per alcuni settori come quello farmaceutico e alimentare. I rivestimenti vengono applicati utilizzando un processo di deposizione fisica del vapore chiamato «sputtering con magnetron» a temperature fino a 180 °C. Grazie a questo processo di deposizione avanzato, i rivestimenti di carbonio simili al diamante possono mantenere una finitura molto sottile e uniforme (1-5 μm) su tutto lo stampo indipendentemente dalla sua geometria. «I nuovi rivestimenti cleanMOULD ottimizzano sia la durezza superficiale che la lubrificazione per ridurre al minimo l’impatto dello sfregamento», nota Hvam. L’elevata durezza dei nuovi rivestimenti in carbonio simile al diamante, 8 volte più duri rispetto ad altri rivestimenti, permette alle superfici di diventare più resistenti ai graffi che si verificano durante il funzionamento. Va da sé che l’assenza di lubrificanti a base di olio rende molto più facile la pulizia dello stampo: è sufficiente applicare etanolo su un panno per meno di 10 minuti. La «rivoluzione dello stampo» di cleanMOULD ha il potenziale per diventare una tecnologia abilitante di rilievo per l’intero settore delle materie plastiche. Nel complesso, si prevede che il ritorno sull’investimento per gli utenti cleanMOULD sia oltre 20 volte superiore rispetto ai costi di rivestimento previsti, fornendo così una proposta di valore convincente. I risultati delle prove pilota hanno dimostrato una riduzione di sei volte dell’intervallo di manutenzione rispetto ai rivestimenti all’avanguardia. Non è stata osservata alcuna corrosione da sfregamento sugli stampi rivestiti. Inoltre, «il rivestimento cleanMOULD ha dimostrato una diminuzione del tempo del ciclo di stampaggio dei coperchi delle viti da 40 a 36 secondi, che equivale a un aumento dell’11 % della produttività», ha concluso Hvam.
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