Engineering Design. Responsible innovation now*

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1 Engineering Design Responsible innovation now* * Innovazione responsabile ora DuPont offre la più ampia gamma di tecnopolimeri ad alte prestazioni derivati da fonti rinnovabili del settore Continua a pag. 2

2 Innovazione responsabile ora Di Marsha Craig, Global Business Manager Renewable Sourced Materials e Karin Weining, Global Marketing Director DuPont Engineering Polymers Marsha Craig Oltre alle difficoltà legate alla crisi, siamo oggi di fronte a sfide globali senza precedenti. L aumento generalizzato dei costi energetici, il potenziale esaurimento delle Karin Weining riserve petrolifere e l aumento delle emissioni di gas serra non sono che alcuni dei problemi ai quali DuPont e i suoi clienti devono trovare soluzioni sostenibili, in linea con la mutata realtà economica, e in grado di creare nuove opportunità di crescita per entrambi. Al grido di Innovazione responsabile ora, DuPont riconosce l urgenza di individuare soluzioni affidabili e all avanguardia nella scienza dei materiali in collaborazione con i propri clienti e con i clienti dei propri clienti. In quest ottica si inserisce il progetto di realizzare materiali plastici dalle prestazioni innovative, riducendo l impronta ambientale del gruppo e dei suoi clienti. A tal fine, DuPont investe nella bioeconomia, impegnandosi in particolare nella ricerca, sviluppo e commercializzazione di polimeri ricavati da fonti rinnovabili. Grazie a tale impegno, DuPont offre oggi la più ampia gamma di tecnopolimeri ad alte prestazioni derivati da fonti rinnovabili, caratterizzati da una funzionalità equivalente se non superiore a quella dei materiali ottenuti integralmente dal petrolio, nonché da un minor impatto ambientale. Oltre a ridurre la dipendenza dai carburanti fossili, tali prodotti consentono spesso di contenere la generazione di gas serra ed il consumo di energia nei processi produttivi rispetto ai tradizionali prodotti derivati dal petrolio. Con le tecnologie oggi disponibili, tutto ciò si può ottenere senza pregiudicare le prestazioni del prodotto. Resine termoplastiche DuPont Sorona EP I tecnopolimeri DuPont ricavati da fonti rinnovabili rappresentano una nuova classe di polimeri termoplastici il cui contenuto di sostanze rinnovabili, espresso in percentuale del peso complessivo, punta a raggiungere almeno il 20%. I polimeri termoplastici DuPont Sorona EP contengono dal 20 al 37% di materiali ricavati da fonti rinnovabili, in particolare il prodotto intermedio DuPont Tate & Lyle Susterra, a base di propandiolo derivato dal mais. Sorona EP offre prestazioni e caratteristiche di stampaggio analoghe a quelle del PBT (polibutilene tereftalato) ad alte prestazioni. Oltre a un buon grado di resistenza e rigidità, i primi test indicano migliori proprietà di finitura, ridotta deformazione allo stampaggio e buona stabilità dimensionale, fattori che fanno di DuPont Sorona EP la soluzione ideale per componenti auto, sistemi elettrici ed elettronici, prodotti industriali e di consumo. Elastomeri termoplastici DuPont Hytrel RS Gli elastomeri termoplastici Hytrel RS, con un contenuto di materiali ricavati da fonti rinnovabili del 35-65%, sono a base di poliolo ottenuto da materie prime vegetali. Le prestazioni sono le stesse delle resine Hytrel originali : uno straordinario mix di resistenza, robustezza e flessibilità nel tempo essenziale per applicazioni complesse quali tubi estrusi rigidi e flessibili per l industria e il settore auto, cuffie a soffietto per giunti omocinetici, componenti stampati a iniezione come sportelli air bag e assorbitori di energia. Il collo dei nuovi scarponi Salomon Ghost Freeride è una delle prime applicazioni commerciali dell elastomero termoplastico Hytrel RS a livello mondiale Fra le prime applicazioni di Hytrel RS, gli scarponi da sci Ghost Freeride di Salomon, produttore di articoli per gli sport invernali. Grazie alle proprietà del materiale (resistenza all urto a basse temperature, durabilità e flessibilità), gli scarponi sono più comodi e favoriscono la trasmissione del movimento agli sci il tutto con un migliore impatto ambientale (LCA). In futuro è previsto lo sviluppo di nuovi tipi di Hytrel RS, come quelli da estrusione per guaine cavi e tubi auto e quelli stampabili a iniezione per mobili da ufficio e beni di consumo. Resine poliammidiche a catena lunga DuPont Zytel RS Completano la gamma di tecnopolimeri DuPont ottenuti da fonti rinnovabili i polimeri a base di acido sebacico, estratto dalla pianta di ricino. Al gruppo appartengono due resine poliammidiche a catena lunga: la 1010 DuPont Zytel RS, ricavata al 98% da fonti rinnovabili, e la 610 Zytel RS (oltre il 58% in peso da fonti rinnovabili). Rispetto alle poliammidi 6 e 66, i biomonomeri a catena lunga migliorano la resistenza chimica e all idrolisi, 2 Engineering Design

3 La poliammide 610 Zytel RS è stata usata per la prima volta sul mercato europeo per l impugnatura, la punta, il cappuccio e la chiusura dei bastoncini da Nordic Walking Exel NW ECO Trainer di EB Sports GmbH, Germania in particolare se esposti agli idrocarburi polari. Inoltre, se soggetta all azione di sostanze aggressive come La poliammide 610 Zytel RS fa il suo esordio nel nuovo serbatoio del radiatore auto di DENSO Corporation: per la prima volta la tecnoplastica DuPont da fonti rinnovabili è usata nei componenti meccanici del vano motore, esposti al calore e all aggressione chimica In breve acqua ad alta temperatura o cloruro di calcio, la poliammide 610 GF evidenzia una buona o ottima resistenza in confronto alla PA 66 GF 30. Sia la poliammide 610 che la 1010 dimostrano una buona resistenza all'invecchiamento termico, che può essere ulteriormente migliorata con opportuni stabilizzanti. Le poliammidi 610 Zytel RS LC3060 e 1010 Zytel RS LC1000, non rinforzate e ad alta viscosità, sono già disponibili per applicazioni estruse come tubi flessibili. Modificate con cariche e rinforzanti, le resine a catena lunga Zytel RS presentano proprietà meccaniche ancor più soddisfacenti, che ne facilitano l uso nei componenti strutturali. Nel settore auto, le prime applicazioni riguardano le aree che richiedono elevata resistenza chimica come la circolazione dell acqua o buona stabilità dimensionale. Fra i primi usi commerciali, il serbatoio del radiatore sviluppato da DENSO Corporation, che offre maggiore resistenza al cloruro di calcio e buona resistenza all acqua bollente. Il tipo di poliammide Zytel RS utilizzato contiene il 33% di fibre di vetro, ma ben il 40% del peso è costituito da materiali provenienti da fonti rinnovabili. Grazie all innovazione DuPont, oggi è possibile ottenere gli ingredienti chiave delle tre famiglie di resine da fonti rinnovabili, riducendo significativamente l impatto ambientale rispetto ai tradizionali prodotti derivati dal petrolio, ma senza compromettere le prestazioni. I materiali DuPont da fonti rinnovabili sono un idea finalmente divenuta realtà. Pagina 4 Cornici dei fari in Crastin economiche e di grande effetto Pagina 6 Pagina 7 Le cornici dei fari dell Audi A4 si basano sulla soluzione Design-Materials-Processing di DuPont. Estendere i limiti di durabilità DuPont Hytrel festeggia il 25 anniversario di utilizzo nelle cuffie CVJ (constant-velocity joint). News La resina poliammidica DuPont Zytel RS stampata a iniezione e derivata da fonti rinnovabili è impiegata per la prima volta in Europa. / Prototipi di tasselli in Zytel RS. Pagina 8 Migliori prestazioni per le catene di trasporto Nuove ricerche per migliorare la gamma di applicazioni delle catene di trasporto in materiali polimerici. Pagina 10 I polimeri DuPont accrescono la mobilità La leva di comando compatta e leggera per sedie a rotelle manuali è costituita per oltre tre quarti da materie plastiche prodotte da DuPont. Pagina 11 DuPont Delrin per una ventata di aria fresca Delrin è usato per il meccanismo interno del deodorante per ambienti automatico prodotto da Sara Lee. Engineering Design

4 Cornici dei fari in Crastin economiche e di grande effetto Di Michal Siler, Segment Manager Automotive Lighting, DuPont Engineering Polymers I fari delle automobili, elementi distintivi di ogni modello, possono ora essere prodotti a costi inferiori grazie alla soluzione Design-Materials-Processing (progettazione-materiali-lavorazione) di DuPont. Automotive Lighting di Reutlingen (Germania), fornitore di primo livello di elementi di illuminazione esterna, ha optato per questa soluzione integrata di DuPont nello sviluppo delle cornici dei fari della nuova Audi A4. Il faro è uno degli elementi più caratterizzanti dell auto, e la cornice cioè l anello di finitura tra i riflettori e l alloggiamento del faro ha un ruolo di spicco nel suo design. Estetica e finitura perfetta, quindi, sono ormai caratteristiche peculiari di questo componente stampato a iniezione, oltre naturalmente a requisiti tecnici come resistenza alle alte temperature, agli agenti atmosferici e all umidità, facilità di metallizzazione, stabilità dimensionale e lavorabilità. Sebbene per le cornici dei fari si sia spesso fatto ricorso al policarbonato ad elevata resistenza termica o al PBT, ora molti produttori optano per la soluzione su misura di DuPont che unisce alle eccezionali proprietà di DuPont Crastin PBT tecniche di produzione, progettazione e sviluppo innovative che permettono di realizzare parti più efficienti, economiche ed estetiche. Ne è un esempio Automotive Lighting, leader mondiale dell illuminazione esterna per auto, fondata nel 1999 dalla joint venture tra Magneti Marelli e Robert Bosch GmbH. Al momento della scelta del materiale per le cornici dei fanali (sia allo xeno che alogeni) delle nuove Audi A4 e Audi TT, Automotive Lighting si è affidata dunque a Crastin. Il materiale di DuPont è molto più resistente alle alte temperature rispetto al policarbonato standard, costa molto meno rispetto al policarbonato ad alta resistenza termica e offre una maggiore resistenza termica (fino a 170 C) con minore degassaggio rispetto ai pbt standard, afferma Alexander Müller, development team leader di Automotive Lighting Reutlingen GmbH. Grazie all ottimizzazione delle cornici in Crastin che offrono altissima stabilità e ridotta degradazione termica in fase di stampaggio, Automotive Lighting ha ridotto al minimo gli scarti di produzione. Inoltre, i tecnici di DuPont in Germania hanno collaborato alla progettazione dei componenti, degli stampi e dei macchinari per minimizzare i costi e massimizzare la produttività. Durante il collaudo e l avvio della produzione delle cornici della Audi A4, Crastin ha dimostrato di offrire una maggiore produttività rispetto agli altri PBT, soprattutto grazie alla qualità del materiale e all eccellenza dell assistenza tecnica locale, conferma Alexander Müller. Contattare Automotive Lighting Reutlingen GmbH Tübinger Str Reutlingen/Germania Tel Fax info@al-lighting.com 4 Engineering Design

5 Siamo stati molto soddisfatti delle prestazioni e del buon rapporto qualità prezzo del materiale in un applicazione così complessa e di forte impatto visivo. La qualità e l estetica delle cornici dei fanali realizzate per la Audi A4 sono state molto apprezzate anche dalla stessa casa produttrice. Oltre a capacità di flusso e stabilità ottimali alle alte temperature, le cornici in Crastin offrono una finitura di qualità superiore e di classe A subito dopo lo stampaggio, senza opacità o altri difetti. Sebbene non sia il caso delle cornici sviluppate da Automotive Lighting per Audi A4, Crastin può essere usato per la metallizzazione diretta, che offre ai designer maggiore flessibilità e libertà d azione, nonché una notevole riduzione dei costi complessivi e di produzione. DuPont è impegnata ad aumentare ancora la resistenza termica, la stabilità e l uso di materiali ricavati da fonti rinnovabili, al fine di migliorare ulteriormente le prestazioni della gamma di resine Crastin per cornici. HTN51G35EF HTN52G35EF HTN54G35EF Nuovi tipi di resine DuPont Zytel HTN E&E friendly Tre nuovi tipi di resine DuPont Zytel HTN PPA Electrical/Electronics Friendly (EF), di nuova formulazione, eliminano sostanze che possono causare la corrosione di sottili cavi magnetici in rame o di contatti elettrici sensibili, in componenti utilizzati in ambienti caldi, umidi e/o bagnati nei settori automobilistico e industriale. Rispetto ai tipi di Zytel HTN standard, le resine EF mantengono meglio la resistività di volume in ambienti esposti all umidità. Collaudati presso i Centri Tecnici di DuPont, i nuovi tipi di Zytel EF hanno superato i test CTI anche in condizioni estreme. Rispetto ad altre resine PPA, Zytel HTN51G35EF mantiene meglio le proprietà anche in caso di lunga esposizione all umidità, agli agenti chimici e alle alte temperature. Zytel HTN52G35EF offre invece maggiore fluidità per lo stampaggio di componenti con sezioni di pareti sottili come Resistenza chimica Resistenza alle alte temperature Mantenimento delle proprietà in ambienti umidi. i connettori. Zytel HTN54G35EF presenta superiore resistenza agli urti ed eccezionali prestazioni quando sottoposta a cicli termici, un deciso vantaggio nelle applicazioni di incapsulamento. Con entrambi i tipi di Zytel HTN52G35EF e HTN54G35EF è inoltre possibile utilizzare la termoregolazione ad acqua degli stampi. Tutte e tre le resine sono rinforzate in fibra di vetro al 35%. Elevata fluidità per componenti con pareti sottili Termoregolazione stampi ad acqua Resistenza ai cicli termici Superiore resistenza agli urti Termoregolazione stampi ad acqua I prodotti DuPont Zytel HTN EF sono disponibili per le tre serie di resine rinforzate in fibra di vetro: HTN51G, HTN52G e HTN54G e offrono una valida soluzione per ambienti caldi e umidi ove siano necessari minore corrosione e maggiore mantenimento delle proprietà elettriche. Potenziali applicazioni in campo automobilistico includono sensori incapsulati per monitorare la velocità delle ruote, la pressione dell aria o idraulica e la trasmissione, nonché connettori di cavi ad elevato voltaggio per veicoli elettrici ed ibridi. Altri utilizzi comprendono componenti elettrici esposti all umidità in cui sia necessario il mantenimento delle proprietà elettriche. Engineering Design

6 Estendere i limiti di durabilità Di Eric Randa, DuPont Automotive Chassis Segment Manager L elastomero termoplastico DuPont Hytrel festeggia il 25 anniversario di utilizzo nelle cuffie CVJ (constant-velocity joint giunti omocinetici), raggiungendo il traguardo di oltre 1 miliardo di cuffie in uso senza alcun cedimento del materiale. Le cuffie CVJ sono guarnizioni flessibili che proteggono l asse di rotazione del veicolo da contaminazioni esterne, mantenendo i lubrificanti all interno. L accento è posto sul termine costante, in quanto il componente garantisce una percorrenza complessiva media di miglia anche se sottoposto a continue flessioni, scosse e cicli termici. Alla fine degli anni 70, quando i produttori di auto hanno iniziato a realizzare veicoli a trazione anteriore per ridurre il consumo di carburante, le cuffie erano generalmente in gomma e offrivano scarsa resistenza alla flessione e agli oli. La successiva introduzione degli elastomeri termoplastici, quali Hytrel di DuPont, ha rappresentato un enorme salto di qualità nelle prestazioni di questo componente: la durabilità si è infatti più che raddoppiata. Pertanto le case automobilistiche dovevano preoccuparsi meno della vita utile di queste cuffie, i consumatori non avevano più problemi di manutenzione e sostituzione dei giunti, e i tecnici potevano progettare cuffie più piccole, compatte ed economiche. La cuffia CVJ originale di General Motors-Saginaw Steering, prodotta dalla canadese ABC Group Inc., è nella rosa dei candidati per il Society of Plastics Engineers Hall of Fame Award, che ogni anno premia le applicazioni in uso da più di 10 anni che abbiano fornito un contributo significativo e duraturo all utilizzo delle tecnoplastiche nel settore automobilistico. Oggi i veicoli sono dotati di 4 o più cuffie CVJ, all interno o all esterno, che proteggono i semiassi e la trasmissione della trazione alle ruote posteriori; la maggior parte di esse sono realizzate in Hytrel o altri elastomeri termoplastici. L elastomero etilen-acrilico DuPont Vamac Ultra è sovente utilizzato per la protezione del giunto lato motore, per la sua economicità, nonché resistenza a un ampio range di temperature, ai grassi e alla perforazione. DuPont vanta un portafoglio prodotti Hytrel che offre prestazioni elevate a costi contenuti e costituisce il riferimento del settore per l eccellente combinazione di resistenza ai grassi, durabilità alle temperature elevate, flessibilità alle basse temperature e collaudata efficacia. Rispetto alla gomma, Hytrel permette la realizzazione di un design e di un packaging più compatto, migliorando notevolmente le prestazioni e la durata dei componenti. Paragonato invece al copoliestere, Hytrel offre una combinazione ottimale di flessibilità e rigidità, evitando così costose riparazioni. Con l introduzione l anno prossimo di diversi nuovi tipi di Hytrel a costi inferiori e migliore processabilità, nonché il potenziamento dei tipi esistenti in termini di maggiore resistenza alle alte temperature, all abrasione e alla flessione, Hytrel sembra proprio destinato a offrire prestazioni superiori per altri 25 anni e oltre. 6 Engineering Design

7 Nordic Walking: uno sport in sintonia con la natura La resina poliammidica DuPont Zytel RS derivata da fonti rinnovabili è impiegata per la prima volta in Europa per l impugnatura, il puntale, il tappo e gli elementi di collegamento stampati a iniezione del nuovo bastone da Nordic Walking Exel NW ECO Trainer, della tedesca EXEL Sports Brands (ESB) di Stephanskirchen. La resina poliammidica 610 non rinforzata viene prodotta dall acido sebacico estratto dalle piante di ricino da cui si ricava il celebre olio. Il contenuto di questo ingrediente da risorsa rinnovabile nello Zytel RS non rinforzato e pari al 58% in peso. Ciò si è rivelato cruciale per la decisione del produttore di attrezzature sportive non solo di fabbricare i pezzi in Europa, ma anche di lanciare la propria competenza nell impiego di questo materiale. Tutti i componenti sono privi di solventi e tossine. Pertanto siamo certi di offrire ai nostri clienti prodotti ecocompatibili dalle eccezionali prestazioni e conformi agli standard di qualità europei, dichiara Richard Holzner, product manager di ESB per i bastoni da walking Exel, a proposito delle ragioni che hanno portato la società a optare per Zytel RS. Oltre all eccellente finitura, la resina poliammidica 610 a catena lunga offre elevata resistenza chimica, basso assorbimento dell umidità e resistenza a temperature comprese tra - 40 e 50 C. I componenti sono stati progettati e realizzati da Metall und Plastikwaren Putz GmbH (MPP) di Abtenau in Austria. La lavorabilità di Zytel RS non rinforzata è simile a quella della poliammide 66, spiega Georg Putz, managing director di MPP. Zytel RS è anche facile da colorare, e rispetto alla poliammide 66 presenta un punto di fusione inferiore di circa 40 C e lievi differenze nelle proprietà di ritiro. Prototipi di tasselli in Zytel RS Il Gruppo Fischer di Waldachtal, Germania, famoso in tutto il mondo per i sistemi di fissaggio, ha recentemente presentato una versione bio del tassello universale UX a base di resina poliammidica DuPont Zytel RS derivata da fonti rinnovabili. Inizialmente disponibile come prototipo, tanto per sondare il mercato, il tassello bio è stato presentato a un pubblico più vasto alla fiera Fakuma di Fried - richshafen (Germania) in ottobre. Il tassello UX a base di materiali rinnovabili ha una perfetta tenuta in qualsiasi tipo di muro Foto: fischerwerke, Waldachtal Il tipo di Zytel RS usato per il nuovo tassello ha un contenuto di materiale ricavato da fonti rinnovabili pari al 58% del suo peso. I nuovi tasselli UX, sottoposti a numerosi test e prove di durata, hanno fornito gli stessi risultati dei tasselli a base di poliammidi convenzionali, afferma Rainer Fischer, responsabile dello sviluppo prodotti sintetici di Fischer. In tutti i test, il tassello bio ha ottenuto valori di tenuta analoghi a quelli dei tradizionali tasselli UX dimostrando anche la stessa resistenza alle alte temperature. Il tassello universale UX di Fischer a base di normale resina poliammidica, affidabile e sicuro, è sul mercato ormai da anni. Ad ogni giro di vite, si serra sempre di più, fino a espandersi all interno del foro, ancorarsi nelle cavità o annodarsi dietro a un pannello. Vero e proprio tuttofare, questo tassello offre una tenuta perfetta in qualsiasi tipo di parete, dal cartongesso ai mattoni pieni, dal cemento ai mattoni forati. Engineering Design

8 Migliori prestazioni per le catene di trasporto in materiali polimerici Di Karsten Faust, DuPont Engineering Polymers, Germania Le catene di trasporto in materiali polimerici stanno via sostituendo quelle in metallo grazie alla maggiore leggerezza e minore potenza necessaria al loro funzionamento. Inoltre, se realizzate con i corretti materiali, sono molto più silenziose, non necessitano di lubrificanti e richiedono una ridotta manutenzione. DuPont, Iwis Antriebssysteme GmbH & Co. KG (Monaco, Germania) e l Università Tecnica di Chemnitz (Germania) collaborano al perfezionamento del design e del materiale per migliorarne ulteriormente le prestazioni e ampliarne la gamma di applicazioni. Figura 1. Il nuovo elemento di trazione (destra) riduce la sollecitazione meccanica rispetto a un elemento standard (sinistra) Le catene in materiali polimerici ad alta resistenza chimica offrono una serie di importanti vantaggi rispetto a quelle in metallo. Sono infatti più leggere del 40% permettendo quindi di risparmiare sui consumi. Lo stampaggio a iniezione delle singole parti consente inoltre di integrare diverse funzioni in un unico processo produttivo, riducendo così i costi di assemblaggio. Un ulteriore vantaggio rispetto alle catene in metallo è la riduzione della rumorosità fino all 80%. Le catene di trasporto in materiali polimerici offrono enormi vantaggi in svariati settori industriali. Vengono impiegate ad esempio nel settore alimentare, delle bevande e del packaging, ove l assenza di lubrificanti e la minore abrasione costituiscono dei plus importanti. Requisiti complessi che esigono soluzioni innovative Le catene in polimeri attualmente in uso presentano tuttavia limiti meccanici e tribologici riconducibili ai requisiti sempre più complessi cui sono soggette, quali forze di trazione, velocità e temperature di esercizio più elevate, e maggiori distanze tra gli assi. Fra i limiti delle termoplastiche, rigidità e resistenza insufficienti e possibile deformazione (allungamento irreversibile nella direzione del carico) se esposte a carichi statici elevati e costanti. Per poter impiegare le catene in polimeri anche nelle applicazioni più complesse, la collaborazione tra Iwis Antriebssysteme, DuPont e la divisione di tecnologia di trasporto dell Università di Chemnitz punta allo sviluppo di catene in polimeri con flessibilità tridimensionale, proprietà meccaniche decisamente migliori e caratteristiche di scorrimento analoghe o superiori. Un approccio progettuale individuale È stata quindi sviluppata congiuntamente ed è in attesa di brevetto una catena con una nuova geometria nella quale gli elementi di trazione si alternano nelle maglie interne ed esterne e le piastre di trasporto sono costituite da elementi separati. I denti degli elementi di trazione sono orientati in direzione del carico, mentre lo spessore delle pareti è stato dimensionato in modo da adattarsi all effettiva forza meccanica esercitata in loco, riducendo così il consumo di materiale. Viene mantenuto e rinforzato il giunto cardanico, formato da bullone e perno. La forza di propulsione, esercitata su entrambi i lati attraverso i bulloni, assicura una trasmissione uniforme della potenza e consente il funzionamento anche in senso inverso. Le simulazioni di carico eseguite mediante l analisi a elementi finiti mostrano che gli elementi di trazione di nuova progettazione a parità di forza di trazione riducono notevolmente la sollecitazione effettiva rispetto a quelli delle catene a geometria standard (sezioni rosse e arancio in Figura 1). Pertanto, le nuove catene richiedono una minore quantità di materiale per lo stesso carico nominale, o, con la stessa quantità di materiale, trasmettono carichi di trazione più elevati. I test sui prototipi stampati a iniezione ne hanno confermato la funzionalità e la migliore resistenza e rigidità. 8 Engineering Design

9 Test di trazione statica, catena di trasporto, 3 maglie (L=100,5 mm) resistenza polimeri rinforzati in vetro a fibre lunghe bullone perno Risultati incoraggianti con compound a fibre lunghe Per quanto riguarda il materiale, esistono due obiettivi paralleli da raggiungere: aumentare la capacità di carico e ottimizzare le proprietà tribologiche. Per aumentare la capacità di carico, si utilizzano polimeri rinforzati con fibre, che conferiscono maggiore resistenza e rigidità al prodotto. Per migliorare le proprietà di scorrimento, invece, si fa ricorso a modificanti, fra cui additivi come il PTFE (ad es. DuPont Teflon ) o il silicone, che riducono il coefficiente di attrito tra la catena e la rotaia della guida. La vera sfida è migliorare tutte le proprietà contemporaneamente. Nella prima fase della ricerca, sono state stampate a iniezione con il medesimo stampo le maglie di catene standard in poliossimetilene (POM, Delrin 511P), polibutilene tereftalato (PBT, Crastin 600LF (basso attrito)) e in una poliammide semiaromatica rinforzata con fibre di vetro lunghe (Zytel HTN LG50 HSL). I risultati dei test di trazione hanno mostrato un evidente aumento della capacità di carico (Figura 2). Un fattore rilevante per il dimensionamento e l affidabilità dei sistemi di trasporto è il comportamento del materiale soggetto a sollecitazione variabile (pulsante) di lunga durata. Per misurare la resistenza alla deformazione, viene Forza di trazione (N) rigidità deformazione (%) simulata la forza di trazione pulsante che agisce sulla catena durante il suo movimento continuo. I risultati confermano che i vantaggi del materiale rinforzato con fibre lunghe vengono essenzialmente mantenuti anche sotto carichi dinamici. Con tali polimeri, è possibile dunque aumentare significativamente il carico consentito o estendere notevolmente la vita utile delle catene di trasporto rispetto a quelle a base di polimeri standard attualmente in uso. Un buon comportamento tribologico Presso l Università di Chemnitz sono al momento in atto test completi volti a ottimizzare il sistema tribologico formato dalla catena e dalla rotaia di guida. In questo caso, le aree più critiche sono i punti di contatto tra gli elementi di trazione stessi, tra l elemento di trazione e il perno, e tra l elemento di trazione e il bullone (Figura 3). In collaborazione con i tecnici di DuPont, stato attuale POM (Standard) PBT (Standard) PPA-LGF50 Figura 2. Con termoplastiche ottimizzate per migliorare la capacità di carico degli elementi di trazione (risultati delle prove iniziali senza ottimizzazione del processo) elemento di trazione della catena elemento di trazione della catena elemento di trazione perno Figura 3. Punti critici nel design della nuova catena da un punto di vista tribologico l Università di Chemnitz sta testando altri polimeri (oltre ai già citati polimeri rinforzati con fibre lunghe) con diversi agenti e additivi di rinforzo. L obiettivo di questa collaborazione è individuare la migliore combinazione di polimeri, agenti di rinforzo e additivi per ottimizzare, in particolare, le proprietà di scorrimento e la capacità di carico delle catene di trasporto. I polimeri rinforzati con fibre lunghe continueranno a dare ottimi risultati per due motivi: primo, il numero di fibre potenzialmente abrasive è assai inferiore rispetto a quello delle fibre corte a parità di peso; secondo, le fibre di vetro lunghe tendono ad allinearsi parallelamente alla superficie in fase di lavorazione molto di più delle fibre corte. L allineamento parallelo alla superficie delle fibre lunghe contribuisce a ridurre significativamente il numero di fibre sporgenti. Realizzazione pratica: solo una questione di tempo I risultati delle prove finora ottenuti confermano che le migliorie al design e al materiale possono aumentare notevolmente la resistenza e la rigidità delle catene di trasporto in materiali polimerici. Una volta concluso l attuale processo di ottimizzazione dello stampo per la nuova geometria della catena, i vantaggi dei polimeri rinforzati con fibre di vetro lunghe saranno ancora più evidenti. Engineering Design

10 I polimeri di DuPont accrescono la mobilità Di Ian Wands, DuPont Engineering Polymers, Regno Unito Vincitrice nel 2008 del prestigioso premio britannico Independent Living Design Awards, NuDrive è la prima leva di comando compatta e leggera per sedie a rotelle manuali disponibile in commercio. Quasi l 80% delle materie plastiche usate per la leva sono prodotte da DuPont. NuDrive, prodotta dalla britannica Pure Global Ltd., è un'innovativa leva di comando ideata per ridurre del 40% la forza propulsiva necessaria per far muovere le sedie a rotelle manuali. Invece di impugnare le ruote con le mani, gli utenti possono semplicemente far forza sulle leve per andare avanti, indietro, girare o frenare. Il dispositivo, che si inserisce in pochi secondi su pressoché ogni tipo di sedia a rotelle con ruote a raggi da 24 pollici, migliora in modo significativo la capacità di percorrere strade in salita o terreni accidentati, grazie al deciso aumento della coppia disponibile. Sebbene il concetto di per sé fosse semplice, l'effettivo funzionamento del meccanismo ha posto delle difficoltà superate brillantemente da London Associates ( società di consulenza progettuale di Berkhamsted, in Gran Bretagna, che vanta una lunga esperienza nel settore dei prodotti medicali e tecnologici. Fondamentale per il successo di questo progetto di LA è stata la scelta del materiale, basata su criteri tecnici quali l elevato carico strutturale, il peso ridotto, l ergonomia e i costi. In una certa misura, abbiamo dovuto ritornare ai principi base, selezionando i materiali in funzione della nostra esperienza sulla portata del carico e sull analisi dei componenti; siamo poi passati alla prototipazione e al perfezionamento del materiale selezionato insieme al fornitore dei polimeri. Naturalmente abbiamo anche dovuto superare i normali test di conformità per le sedie a rotelle, dichiara Andrew Malloy, tecnico di LA. Sebbene le leve strutturali e gli adattatori siano per lo più in alluminio, si è fatto grande ricorso ai polimeri forniti all 80% da DuPont per i componenti interni e l impugnatura del comando. Per diversi pezzi del dispositivo quali camme, pignoni e attacchi sono state scelte la resina poliammidica rinforzata vetro DuPont Zytel e la resina acetalica DuPont Delrin, mentre per le parti stampate in due fasi, come il raccordo dell'adattatore a contatto con il cerchione della ruota si è optato per l elastomero termoplastico DuPont Hytrel. In quest area, è stato usato come componente base il compound PC/ABS per la sua rigidità, e Hytrel per le sue proprietà di resistenza e di ammortizzazione con adesione diretta alla parte rigida interna. In seguito a una analisi dei costi, si è passati dall alluminio a Zytel rinforzato vetro per l attacco dell adattatore, scelta che ha posto un interessante sfida progettuale, ricorda Malloy. Una volta fuso, il componente in alluminio deve infatti essere ulteriormente lavorato, mentre con lo stampaggio a iniezione il pezzo non necessita di ulteriori operazioni e risulta molto più leggero ed economico. Oltre alle elevate prestazioni dei tecnopolimeri, l assistenza tecnica di DuPont a livello sia locale che globale si è rivelata determinante per il successo del progetto. La prontezza di risposta di DuPont ci ha subito convinto, conclude Malloy. NuDrive è disponibile direttamente presso Pure Global all indirizzo o attraverso una rete di rivenditori accreditati nel Regno Unito. Il prodotto è attualmente distribuito anche in Australia, Estonia, Francia e Sud Africa. Contattare Pure Global Ltd, 3-5 Rickmansworth Road, Watford, Hertfordshire, WD18 0GX, Regno Unito Tel info@nu-drive.com 10 Engineering Design

11 Delrin per una ventata di aria fresca Di Elisenda Falco, DuPont Engineering Polymers, Spagna Il nuovo Ambi Pur Renov Air, della Sara Lee Household and Bodycare, è il primo deodorante per ambienti automatico a due fasi alternate ciclicamente per il rinnovo costante dell aria. Il meccanismo interno, i cui componenti sono stampati in resina acetalica DuPont Delrin, regola la diffusione della fragranza. Ambi Pur Renov Air rinnova l aria in due fasi: la prima neutralizza i cattivi odori presenti nell ambiente, la seconda rilascia aria pulita con una fragranza fresca e naturale. La frequenza e l intensità di diffusione sono regolate da un timer a batteria e da un meccanismo costituito da un pignone, due ingranaggi cilindrici e un martelletto tutti stampati in Delrin 500 P, resina acetalica omopolimero a media viscosità prodotta da DuPont. Anche l alloggiamento intermedio del deodorante per ambienti è realizzato nello stesso materiale. Gli ingranaggi in Delrin, stampati con strette tolleranze, si muovono in modo fluido e silenzioso assicurando precise frequenze e intensità di diffusione. Grazie alla naturale lubricità di Delrin che riduce al minimo l attrito e i cigolii del meccanismo e alla sua stabilità termica, resistenza all umidità e al calore, il dispositivo offre un funzionamento affidabile e di lunga durata, anche in ambienti caldi e umidi. Il livello di rumorosità è stato ulteriormente ridotto al di sotto dei 40 decibel tramite uno speciale design che consente il movimento costante degli ingranaggi, riducendo così le variazioni di velocità e di coppia che generano vibrazioni e rumore. La chiave del successo di questo prodotto è il suo funzionamento preciso e affidabile e la possibilità di regolare la frequenza di diffusione della fragranza, afferma Cédric Morhain, Material Science Center Supervisor di Zobele España, la società incaricata della progettazione e dello stampaggio dei componenti in collaborazione con Sara Lee. Per gli ingranaggi, prima abbiamo selezionato le resine acetaliche come polimeri di riferimento, e quindi Delrin quale materiale ottimale. Contattare Zobele España, S.A., Argenters 8, Edif. 3. Parc Tecnològic del Vallès, Cerdanyola del Vallès, Barcellona, Spagna. Tel info@zobele.com Engineering Design

12 EUROPE/MIDDLE EAST/AFRICA Belgique / België Du Pont de Nemours (Belgium) Antoon Spinoystraat 6 B-2800 Mechelen Tel Fax Bulgaria Serviced by Biesterfeld Interowa GmbH & Co. KG. See under Österreich. Ceská Republika a Slovenská Republika Du Pont CZ s.r.o. Pekarska 14/628 CZ Praha 5 Jinonice Tel Fax Danmark Du Pont Danmark ApS Skjøtevej 26 P.O. Box 3000 DK-2770 Kastrup Tel Fax Deutschland DuPont de Nemours (Deutschland) GmbH Hugenottenallee D Neu-Isenburg Tel Fax Egypt Du Pont Products S.A. Bldg no. 6, Land #7, Block 1 New Maadi ET-Cairo Tel Fax España Du Pont Ibérica S.L. Edificio L Illa Avda. Diagonal 561 E Barcelona Tel Fax France Du Pont de Nemours (France) SAS Défense Plaza 23/25 rue Delarivière Lefoullon Défense Le Défense Cedex Tel Fax Hellas Biesterfeld Hellas Intralink S.A. Trading Establishment 149, AG. Triados Menidi Acharnes GR Athens Tel Fax Israël Gadot Chemical Terminals (1985) Ltd. 16 Habonim Street Netanya - South Ind. 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