_ 14 marzo Alberto Cimadoro STUDIO D INGEGNERIA PER MATERIALI COMPOSITI E VETRORESINA

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Edmondo Serra
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1 _ 14 marzo 2008 Alberto Cimadoro STUDIO D INGEGNERIA PER MATERIALI COMPOSITI E VETRORESINA

2 EMISSIONI e PROGETTAZIONE FASI DI PROGETTAZIONE dell IMBARCAZIONE: 2. FORME, GEOMETRIE, STILE COMPARTIMENTAZIONE, IMPIANTI, ALLESTIMENTI LAMINATI E STRUTTURE PROCESSO DI COSTRUZIONE EMISSIONI IN FASE DI COSTRUZIONE EMISSIONI IN FASE DI UTILIZZO E MANUTENZIONE PROGETTAZIONE 2

3 FATTORI di PROGETTAZIONE tecnologia [operazioni, fasi, cicli, attrezzature, impianti, lay-out, flussi, efficienze, rese] materiale composito [fibra, resina, espanso] processo funzione imbarcazione forma geometrie, sollecitazioni, deformazioni PROGETTAZIONE 3

4 PROGETTARE a BASSO IMPATTO BASSE EMISSIONI IN FASE DI COSTRUZIONE FASI DI PROGETTAZIONE/VERIFICA: 2. PROCESSO DI COSTRUZIONE 2. ingegneria chimica LAMINATI E STRUTTURE ingegneria chimica + meccanica COMPARTIMENTAZIONE, IMPIANTI, ALLESTIMENTI FORME, GEOMETRIE, STILE architettura e ingegneria navale architettura e ingegneria navale PROGETTAZIONE 4

5 PROCESSO DI COSTRUZIONE FASI DI COSTRUZIONE STAMPAGGIO laminati, strutture, componenti ASSEMBLAGGIO parti stampate FINITURA/CARROZZERIA superfici interne ed esterne OPERAZIONI UNITARIE (stampaggio) taglio e sagomatura di fibre, tessuti, semilavorati in legno-metallo-polimero STRATIFICAZIONE formatura dello strato per posizionamento e sormonto di pezze impregnazione di fibre-tessuti-semilavorati con matrice polimerica disareazione degli strati compattazione degli strati RI-STRATIFICAZIONE attivazione delle superfici STRATIFICAZIONE IRRIGIDIMENTO FASCIAME attivazione delle superfici incollaggio anime o inserti STRATIFICAZIONE pelle interna o costolatura PROCESSO 5

6 IMBARCAZIONE IN COMPOSITO COSTRUZIONE DI MATERIALE E DI IMBARCAZIONE 1) TRASFORMAZIONE DI MATERIE PRIME in materiale strutturale: Laminato contemporaneamente alla sua 2) FORMATURA nello stampo alla sua 3) TRANSIZIONE DI FASE (liquido-gommoso-vetroso) _ nello stesso impianto-cantiere _ a cura dello stesso personale principali PROCESSI ELEMENTARI COINVOLTI scorrimento e diffusione polimerica liquido-liquido, liquido-solido poroso diffusione gas-liquido polimerico compressione di liquido polimerico e generazione di aerosol reticolazione esotermica ionica o radicalica evaporazione di solventi attivazione o disattivazione chimica di superfici abrasione superficiale con asportazione di polveri PROCESSO 6

7 IMPATTO E APPROCCIO Materie prime: PERICOLOSE, INFIAMMABILI, ESPLOSIVE Sfridi: vapori organici, polveri organiche, polveri abrasive, fibre, polimeri Maximum Available/Achievable Control Technology Lavorazioni a Basso Impatto ed Alta Efficienza APPROCCIO 7

8 TIPOLOGIA d INTERVENTO INTERVENTI TECNICI 3. PROGETTO (Esecutivo-Operativo) 4. FASI DI LAVORAZIONE 5. LAY OUT REPARTO 6. LAY OUT POSTAZIONE 7. TRASFORMAZIONE MATERIALI 8. ATTREZZATURE SPECIFICHE 9. IMPIANTI ADEGUATI INTERVENTI ORGANIZZATIVI 3. LABORATORIO TECNOLOGICO 4. FLUSSI (materiali, pezzi, scarti) 5. METODI E SCHEMI DI LAVORO 6. SPECIALIZZAZIONE MANSIONI 7. FORMAZIONE DEL PERSONALE INTERVENTI 8

9 CASO APPLICATIVO 1 scafo motore 40 : riduzione emissioni gelcoat Interventi Selezione e introduzione nuovo gelcoat Caratterizzazione applicativa: tabelle di catalisi Introduzione taratura quotidiana macchina (ugello/pressioni) Separazione fisica/temporale applicazione del gelcoat Stoccaggio condizionato + asservimento postazione Istruzione operativa (miscelazione, applicazione) Addestramento Operatore (specializzazione) CASI RISOLTI 9

10 CASO APPLICATIVO 1 scafo motore 40 : riduzione emissioni gelcoat Risultati Impatto Qualita riduzione Volume Solvente Emesso : 25% 28% riduzione overspray : 5% 8% 8 incremento costanza e riproducibilita spessori incremento tenacita e resilienza del film indurito incremento durabilita (+ resistenza all UV): 45% 50% Costi/Invest. incremento prezzo materiale: 18% riduzione volumi acquistati (+ efficienza) : 12% riduzione costi post-vendita (- ingiallimenti e fratture) Ipotetica estensione dell intervento al mercato nautico italiano stagione 2007: riduzione solvente emesso => tonnellate riduzione di prodotto spruzzato fuori stampo => tonnellate CASI RISOLTI 10

11 CASO APPLICATIVO 2 coperta 46 : riduzione emissioni skincoat Interventi Sagomatura pezze ( nesting e kitting ) Sostituzione grammatura e filato del MAT Introduzione rullo impregnatore Adeguamento rullini frangibolle Eliminazione stucco di raggiatura Asservimento postazione Eliminazione discontinuita (pause) di stratificazione Addestramento Operatori (specializzazione) e squadra CASI RISOLTI 11

12 CASO APPLICATIVO 2 coperta 46 : riduzione emissioni skincoat Risultati Impatto Qualita riduzione sfrido MAT: 68% 70% riduzione solventi emessi (da acetone, stucco, resina): 18% 21% riduzione stucco a magazzino: 85% 90% riduzione numero esposti: 25% incremento costanza e riproducibilita spessori riduzione sormonti riduzione contenuto di vuoto e colature negli angoli Costi/Invest. incremento resa (mq/ora): 50% 90% riduzione volumi stucco acquistati: 85% 90% riduzione volumi resina acquistata: 11% 12% CASI RISOLTI 12

13 CASO APPLICATIVO 3 scafo 42 : stampaggio chiuso fasciame + strutture Interventi Ri-definizione materie prime Sagomatura pezze ( nesting e kitting ) Sagomatura espansi ( kitting ) Modifica geometria stampo Processo infusione 3D Organizzazione e Asservimento postazione Adeguamento impianto vuoto Addestramento Operatori (specializzazione) e squadra CASI RISOLTI 13

14 CASO APPLICATIVO 3 scafo 42 : stampaggio chiuso fasciame + strutture Risultati Impatto Qualita riduzione solventi emessi: 83% 85% riduzione numero esposti: 50% riduzione resina a magazzino: 15% riduzione sfrido pezze (vetro, carbonio): 12% incremento costanza e riproducibilita spessori riduzione sormonti azzeramento contenuto di vuoto incremento resistenza fasciami/strutture (fatica) Costi/Invest. incremento prezzo materiali consumo: 7% incremento ore lavorazione: 9% 9 11% riduzione volumi resina acquistati: 22% riduzione volumi MAT acquistati: 12% 1 riduzione tempi uso stampo: 32% riduzione acquisto DPI e carboni attivi CASI RISOLTI 14

15 CASO APPLICATIVO 4 coperta 28 m: stampaggio chiuso fasciame + strutture Interventi Ri-definizione materie prime Sagomatura pezze ( nesting e kitting ) Sagomatura espansi ( kitting ) Modifica geometria stampo Stagnatura stampo scomponibile Processo infusione 3D modulare Organizzazione e Asservimento postazione Adeguamento impianto vuoto Addestramento Operatori (specializzazione) e squadra CASI RISOLTI 15

16 CASO APPLICATIVO 4 coperta 28 m: stampaggio chiuso fasciame + strutture Risultati Impatto Qualita riduzione solventi emessi: 88% 90% riduzione numero esposti: 70% riduzione resina a magazzino: 15% riduzione sfrido pezze (vetro, carbonio): 24% incremento costanza e riproducibilita spessori riduzione sormonti azzeramento contenuto di vuoto incremento resistenza fasciami/strutture (fatica) Costi/Invest. incremento prezzo materiali consumo: 9% incremento ore lavorazione: 5% 5 7% 7 riduzione volumi resina acquistati: 20% riduzione tempi uso stampo: 55% riduzione acquisto DPI e carboni attivi CASI RISOLTI 16

17 CASO GENERALE stato dell arte Interventi Selezione Materie Prime a bassa emissione Selezione Attrezzature e Macchine di trasformazione adeguate Definizione lay-out e flussi materiali nel reparto Uso di semilavorati e di presagomati Uso di stampo chiuso, dove possibile Refilatura ad umido dei pezzi stampati Utilizzo di tecnologie di abrasione e taglio ad emissione controllata Ventilazione e aspirazione generale e localizzata Abbattimento localizzato delle polveri con controllo dell umidita Concentrazione delle miscele aria-solvente Abbattimento catalitico o chimico dei solventi concentrati RISULTATO: emissioni controllate con impatto inferiore ai limiti richiesti a livello locale e internazionale CASO GENERALE 17

18 CONCLUSIONI DISPONIBILI, OGGI: MATERIALI, ATTREZZATURE, IMPIANTI METODI E SISTEMI DI LAVORO atti a RIDURRE L IMPATTO DELLE LAVORAZIONI nautiche in composito sia in stampo aperto che in stampo chiuso APPROCCIO APPLICATIVO MINIMO NECESSARIO: (Ri-)definizione del SISTEMA DI COSTRUZIONE in termini di PROCESSO (Ri-)progettazione dei 3 processi principali - stampaggio, assemblaggio, finitura - in funzione del Livello di Impatto Ambientale e del Livello di Rischio Chimico accettabili CONCLUSIONI 18

19 CONCLUSIONI APPROCCIO APPLICATIVO DI MASSIMA EFFICACIA PROPOSTO: Partendo dai Livelli di Impatto Ambientale e di Rischio Chimico accettabili (ri-)percorrere lo schema di progettazione secondo l ordine: Progettazione del PROCESSO chimico DI COSTRUZIONE Dimensionamento chimico-meccanico di LAMINATI E STRUTTURE Definizione di COMPARTIMENTAZIONE, IMPIANTI, ALLESTIMENTI Definizione di FORME, GEOMETRIE, STILE Alberto Cimadoro compositeng@aruba.it STUDIO D INGEGNERIA PER MATERIALI COMPOSITI E VETRORESINA 19

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