Materiali compositi
Strutture leggere nell'industria
Il progettista meccanico continua ad affrontare la sfida di dover trovare soluzioni leggere e innovative per i problemi specifici del cliente. Farà ciò avendo sempre in mente l'obiettivo di aumentare l'efficienza e le prestazioni dei macchinari e delle attrezzature.
Ciò si ottiene utilizzando materiali compositi in fibra che comportano risparmi energetici, riduzione dei costi e miglioramento delle proprietà della macchina. I materiali compositi in fibra combinano masse ridotte con elevati valori di rigidità e smorzamento, sono quindi materiali ideali per componenti di macchine sottoposte a sollecitazioni dinamiche.
Murtfeldt offre ai suoi clienti componenti realizzati singolarmente in CFC o vetroresina, nella solita qualità Murtfeldt: alta qualità, flessibili, veloci, per l'acquisto di singoli pezzi o di piccole serie.
Struttura in vetroresina e CFC
- La struttura in CFC viene utilizzata quando sono richiesti elevati valori di stabilità e rigidità specifici per il peso
- La struttura in vetroresina viene utilizzata quando sono necessari una elevata estensione di rottura e un assorbimento di energia elastica nonché un'eccellente resistenza alla corrosione
Vantaggi delle materie plastiche rinforzate al carbonio
Le materie plastiche rinforzate con fibra di carbonio si affermano per tre argomenti: a causa della sua minore densità e della sua maggiore stabilità, il materiale ha un enorme potenziale come struttura leggera che offre vantaggi non solo nell'industria automobilistica e nel ciclismo. Inoltre, il CFRP è considerato resistente a lungo termine grazie alla sua inerzia e alla sua resistenza alla corrosione e ai prodotti chimici. E, non meno importante, il design offre un alto grado di libertà nella realizzazione.
Se il progettista utilizza queste proprietà specifiche a proprio vantaggio, può sfruttare il grande potenziale offerto dall'ingegneria meccanica:
- aumentando la performance e l'efficienza
- per soluzioni personalizzate tramite realizzazione di singoli componenti in fibra composita
- creando caratteristiche uniche
- tramite una elevata flessibilità
- con la possibilità di integrare nel componente una varietà di funzioni
Nello specifico, ci riferiamo all'aumento della qualità e della quantità nella produzione, da un lato, e alla riduzione della potenza motrice necessaria per le macchine di azionamento e alimentazione, dall'altro. Ciò è possibile per la minore massa raggiunta dalle macchine grazie all'integrazione di materiali al carbonio. Ciò comporta:
- una maggiore dinamica o accelerazione
- una maggiore velocità di rotazione grazie alle minori forze centrifughe
- frequenze intrinseche più elevate nei componenti delle macchine
- macchine con peso complessivo più contenuto (trasporto)
- aumento della produttività grazie alla qualità più elevata del processo
- aumento della precisione della macchina
- impiego con sollecitazioni termiche più elevate
Inoltre, le materie plastiche rinforzate con fibra di carbonio conferiscono una maggiore rigidità alle macchine. Ciò consente una maggiore precisione (geometrica) di lavorazione e aumenta la frequenza intrinseca dei componenti della macchina. Anche la migliore ammortizzazione ottenuta con queste materie plastiche consente lavorazioni migliori, come si può chiaramente rilevare dalla qualità delle superfici. Allo stesso tempo vengono ridotte le vibrazioni.
Uno sguardo dietro le quinte
Una fibra di carbonio ha uno spessore di circa cinque micron. Un singolo capello umano, d'altra parte, con i suoi quasi 70 micron, è paragonabile al colosso di Rodi.
Il carbonio è composto da tante fibre. Ma neanche la quantità di fibre cambia qualcosa: i componenti realizzati in materiali di carbonio hanno la metà del peso dell'alluminio ma sono molto più duri dell'acciaio. Nonostante il suo peso contenuto, la materia plastica rinforzata con carbonio (in breve carbon CFC) è estremamente resistente, rigida e duratura. Questo materiale mantiene la sua stabilità anche in presenza di sollecitazioni elevate e frequenti.
In questo caso, la direzione della fibra viene utilizzata in modo mirato per migliorare le proprietà nella produzione del materiale. I singoli strati di fibre vengono posati in diverse direzioni in modo da ottenere la stabilità e la rigidità richieste contro le possibili sollecitazioni in tutte le direzioni. Ciò rende il carbonio elastico e allo stesso tempo praticamente indistruttibile.
Opportunità d’uso della fibra di carbonio
- componenti di macchine
- corpo e pale del rotore
- componenti per automobili
- componenti per robot
Processi di produzione disponibili
- processi in autoclave
- RTM (Resin-Transfer-Molding, stampaggio a trasferimento di resina)
- produzione di bobine
Miglioramento delle funzioni delle macchine e degli impianti
- Miglioramento del comportamento acustico della macchina
- Miglioramento del comportamento dinamico della macchina
- Funzionamento della macchina con carico termico maggiorato
- Funzionamento della macchina con carico statico maggiorato