CAMX 2018: Grandi cambiamenti in arrivo

Stampa 3D di materiali termoindurenti

CW ha ampiamente riportato la stampa 3D di compositi utilizzando resine termoplastiche. Ma nell'ultimo anno abbiamo assistito a una crescita nella stampa contermoindurenteresine. Questa tendenza sembra destinata a un'ulteriore crescita, con la stampa termoindurente su larga scala presentata dall'Oak Ridge National Laboratory (ORNL) nelle aree CAMX e ACE. Sviluppato in collaborazione con Magnum Venus Products (MVP), il sistema di stampa termoindurente su larga scala chiamato THERMOBOT ha un volume di costruzione di 16 x 8 x 3,4 piedi. Utilizzando polimeri reattivi che reticolano completamente tra gli strati, la tecnologia THERMOBOT afferma di produrre parti stampate più resistenti rispetto a quelle con strato termoplastico parzialmente fuso. Si stima inoltre che il costo del materiale di partenza sia inferiore del 50%. Tutte le prove finora effettuate hanno utilizzato sistemi vinilestere di Polynt-Reichhold, in base al suo accordo di ricerca e sviluppo aziendale (CRADA) con ORNL.

Utilizzando una maggiore quantità di materiale nei punti in cui una struttura deve sopportare un carico maggiore, le strutture a nido d'ape con diametri e altezze delle celle variabili possono consentire un notevole risparmio di peso, aumentando al contempo la rigidità.
FONTE: ELISE (a sinistra) e CW.

Gli stampi stampati in 3D si ripetono

Polynt-Reichhold, in collaborazione con Cincinnati Inc. e TruDesign (Knoxville, TN, USA), ha presentato un'ulteriore innovazione nel campo degli stampi compositi stampati in 3D. La novità mostrata al CAMX consiste nella stampa di stampi non con una sottostruttura solida, bensì con un nucleo a reticolo, che riduce tempi, materiali e costi di stampa. La superficie dello stampo viene ottenuta spruzzando il reticolo stampato in 3D con TD Coat RT, un rivestimento ad alto spessore a temperatura ambiente, sul quale vengono poi lavorate le dimensioni e i dettagli finali. Questo rivestimento viene applicato con apparecchiature di spruzzatura MVP ed è disponibile in commercio presso TruDesign. In particolare, lega la superficie del materiale termoindurente al substrato termoplastico stampato, sigilla la superficie per garantire l'integrità del vuoto e gestisce anche la significativa differenza di coefficiente di dilatazione termica (CTE) tra la direzione macchina e la direzione z del composito stampato, tipicamente un ABS rinforzato con il 20% di fibra di carbonio. In caso contrario, le variazioni di temperatura potrebbero causare alterazioni della superficie dello stampo. I segmenti dello stampo mostrati sopra sono stati stampati da AES (Akron, OH, USA) utilizzando una macchina BAAM di Cincinnati Inc.

L&L offre strutture pultruse per il settore automobilistico

L&L Products, Inc. ha lanciato il suoSistemi compositi continui(CCS)Profili in fibra continua realizzati con resina poliuretanica. Pensati per applicazioni automobilistiche come longheroni laterali e strutture di assorbimento degli urti, sostituiscono le tradizionali strutture metalliche che richiedono paratie per la necessaria rigidità, offrendo leggerezza (il 75% in meno rispetto all'acciaio e il 30% in meno rispetto all'alluminio) a un prezzo competitivo. I profili in fibra continua includono CCS Set, realizzato con fibra di vetro, CCS Hybrid, con una miscela personalizzata di fibra di vetro e fibra di carbonio, e CCS Extreme, realizzato esclusivamente con fibra di carbonio. Questi compositi possono essere combinati con i rinomati adesivi L&L nell'ambito del loro processo continuo, riducendo ulteriormente i costi di produzione e i tempi di consegna. Si noti che gli adesivi L&L vengono utilizzati anche per contribuire a mitigare i problemi di rumore, vibrazioni e ruvidità (NVH). Oltre al settore automobilistico, i prodotti CCS sono destinati anche alle calotte delle pale delle turbine eoliche, ad applicazioni industriali e architettoniche.

L&L ha inoltre presentato il suo sistema di isolamento per la ritenzione della coppia.TRI-sealProdotti per carrozzerie automobilistiche multimateriale. Il materiale sigillante espandibile è arricchito con allumina.(Al2IL3sfere di ossido di alluminio (o ossido di alluminio)che supporta la forza di serraggio per il mantenimento della coppia, fornendo al contempo isolamento tra materiali diversi per prevenire la corrosione galvanica e sigillando contro l'infiltrazione di acqua, aria e polvere. Disponibili in versione termosaldata per applicazioni a secco o adesiva per applicazioni sensibili alla pressione, i prodotti TRI-seal possono essere utilizzati in corrispondenza di interfacce tra materiali diversi, fissaggi imbullonati/rivettati e cerniere di porte/cofani/portelli.

Owens Corning produce filamenti per la stampa 3D

XSTRANDSono stati sviluppati filamenti per la stampa 3D utilizzando le fibre di vetro tagliate dell'azienda e polimeri di poliammide 6 (PA 6 nylon) o polipropilene (PP). Perché la fibra di vetro? "Si stampa meglio, con una finitura migliore e ha proprietà migliori rispetto alla fibra di carbonio tagliata perché abbiamo progettato una soluzione migliore che comprende un dimensionamento delle fibre ottimizzato per ogni tipo di polimero", spiega Jay Yang, esperto di prodotto di Owens Corning. Sottolinea che sono stati necessari un significativo lavoro di sviluppo del prodotto e di selezione dei materiali per sviluppare un sistema ottimizzato di polimeri, fibre e dimensionamento. "Non è una cosa banale e ha richiesto un notevole lavoro di ricerca e sviluppo per due anni". Yang afferma che sono in programma altre varianti di prodotto, tra cui filamenti che utilizzano temperature più elevate e polimeri più speciali.

Resina poliestere con Tg>250°C

ATSP Innovations (Champaign, IL, USA) è una start-up dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign che ha sviluppato le resine poliestere termoindurenti aromatiche Estherm (ATSP). Questa nuova classe di copoliesteri offre prestazioni superiori rispetto a un tipico poliestere o a una comune resina epossidica per laminazione a umido:

Tuttavia, vanta anche una maggiore capacità di resistenza alle alte temperature (Tg>250°C) rispetto ai poliesteri e ai vinilesteri, che raggiungono rispettivamente un massimo di 140°C e 160°C, e alle resine epossidiche, che raggiungono la temperatura massima di esercizio prima dei 200°C. ATSP Innovations afferma che i compositi realizzati con Estherm consentono la realizzazione di strutture portanti fino a una Tg di 285°C. Questo valore è in realtà più in linea con i sistemi di resine fenoliche (148-260°C), bismaleimmidiche (200-282°C) o poliimmidiche (260-316°C). L'azienda dichiara inoltre ulteriori vantaggi, tra cui un bassissimo assorbimento di umidità, stabilità ossidativa, facile lavorabilità (bassa produzione di polvere), bassa infiammabilità senza cariche (indice di ossigeno limitante del 40%, superiore a quello delle resine fenoliche) e riciclabilità simile a quella dei termoplastici.

Infatti, in modo simile all'adesivo epossidico riformabile LF610 di L&L Products, quando questo copoliestere termoindurente aromatico viene formulato in un adesivo (marchio Self-Bond), consente l'incollaggio e il distacco, ciascuno con calore e pressione, che possono essere ripetuti 50 volte senza perdita di resistenza. ATSP Innovations spiega che ciò è possibile grazie a un processo di incollaggio allo stato solido chiamatoreazione di transesterificazione intercatenaEstherm e Self-Bond sono, a quanto pare, soluzioni "plug-and-play", personalizzabili per soddisfare le esigenze specifiche dei clienti e disponibili in diverse forme. ATSP Innovations ha pubblicato ricerche sulla lavorazione dei materiali in compositi e schiume, nonché su rivestimenti tribologici e criogenici. I materiali sono in fase di sviluppo dal 2011 e ATSP Innovations si è recentemente aggiudicata una seconda fase del suo progetto SBIR di Fase I, sponsorizzato dalla NASA, intitolato "Concetto di adesione reversibile per l'assemblaggio nello spazio".

IoT per la cura dei sacchetti sottovuoto

Ruiz Aerospace (Laval, QC, Canada) ha sviluppatoTERVIA HubDotato di sensori e connettività internet, il sistema consente la raccolta di dati dalle porte di aspirazione collegate all'hub e lo scambio di tali dati tramite Wi-Fi utilizzando un telefono, un tablet o un PC. Le sonde rilevano la pressione atmosferica, il vuoto, la temperatura e l'umidità sotto il sacco sottovuoto e comunicano questi dati al cloud tramite l'hub TERVIA durante tutto il processo di polimerizzazione. Il sistema può essere utilizzato per eseguire test automatici di tenuta su utensili e configurazioni di sacchi sottovuoto. Visualizza e registra anche i parametri di produzione durante la polimerizzazione. Il sistema può inoltre visualizzare l'andamento della polimerizzazione rispetto a una ricetta di tempo e temperatura programmata e inviare allarmi via SMS/e-mail quando i parametri di polimerizzazione vengono rispettati o viene raggiunta la temperatura di soglia. In sostanza, funziona come un sistema di incollaggio a caldo senza il meccanismo di applicazione del calore. Tuttavia, con un costo inferiore a 1.000 dollari per l'hub, 99 dollari per tre sonde per il vuoto e un abbonamento mensile di 39 dollari per la licenza del software avanzato (sono disponibili anche opzioni gratuite e più costose e personalizzabili), il costo totale è decisamente più accessibile.