Il riscaldamento a microonde indurisce i compositi
La produzione di massa di componenti leggeri a costi inferiori è assolutamente indispensabile in settori come quello automobilistico e ferroviario. Allo stesso tempo, le piccole e medie imprese (PMI) che fabbricano componenti ricavati da PMC si trovano sempre più di fronte alla concorrenza dei paesi in cui il costo del lavoro è basso. Attraverso le attività del progetto MU-TOOL ("Novel tooling for composites curing under microwave heating"), alcuni scienziati finanziati dall'UE stanno sviluppando tecniche di riscaldamento a microonde per ridurre i tempi e i costi di lavorazione, riducendo al tempo stesso in modo significativo il consumo di energia del processo. L'attenzione è incentrata sull'utilizzo di uno strato assorbente di microonde sulla superficie interna di uno strumento in ceramica. Il materiale ceramico è trasparente per le microonde: l'energia può pertanto raggiungere lo strato assorbente, che la converte in calore senza necessità che si riscaldi l'intero strumento. Tale calore viene trasferito alla parte composita per ottenere una lavorazione più efficiente e una riduzione delle emissioni. In base alla lavorabilità e al coefficiente di espansione termica (basso per ridurre al minimo la distorsione con il riscaldamento), gli scienziati hanno selezionato per lo strumento la cordierite, una ceramica a base di alluminio. Per lo strato assorbente è stata selezionata la polvere di ferrite F100b. I partner stanno testando numerose combinazioni di particelle di cordierite e ferrite in varie soluzioni e agenti chimici tensioattivi; stanno inoltre utilizzando una colatura per congelamento (freeze casting), per foggiare campioni di strumenti candidati. Sono in corso esperimenti per ottimizzare l'assorbimento di microonde e la successiva distribuzione di temperatura insieme alle proprietà meccaniche dello strumento. Inoltre, i ricercatori stanno indagando sulla possibilità di polverizzazione termica di ferriti sulla superficie ceramica. Gli scienziati sono riusciti a creare modelli della camera a microonde, ottenendo la prova della necessaria radiazione elettromagnetica uniforme nella camera, per un corretto indurimento di parti composite. Per la dimostrazione, hanno scelto una parte di fusoliera di velivolo e una piastra di freno a mano e hanno stabilito i requisiti di strumentazione per ciascuno. MU-TOOL è ben avviato per fornire una tecnologia di indurimento per microonde, efficiente in termini di costi e di energia, destinata all'uso per parti composite del settore dei trasporti. La diminuzione dei tempi e dei costi di produzione avrà una notevole influenza sulle numerose PMI che producono componenti PMC. Il minor consumo di energia ridurrà l'impatto ambientale dei processi, che rappresenta una preoccupazione crescente dell'UE, dei suoi industriali manifatturieri e dei consumatori.
