TECNOLOGIE DI LIQUID MOULDING

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1 TECNOLOGIE DI LIQUID MOULDING Tecniche legate alla produzione di materiali compositi, caratterizzate dal flusso di una matrice polimerica termoindurente (resina) attraverso un rinforzo asciutto a base di fibre lunghe (INFUSIONE O FIBRES WETTING). RESIN TRANSFER MOULDING (RTM) VACUUM ASSISTED RESIN TRANSFER MOULDING (VARTM) VACUUM INFUSION (SCRIMP) LIGHT RESIN TRANSFER MOULDING (LRTM)

2 Vantaggi dei processi di Liquid Moulding in confronto con le tecnologie a stampo aperto Produzione di parti di elevate dimensioni e monolitiche; Buon controllo del contenuto di fibre (percentuale in volume); Possibilità di usare resine caricate con additivi, quali i ritardanti di fiamma o altri; Possibilità di realizzare strutture sandwich ed introdurre inserti; Buona finitura su tutte le superfici; Buon controllo degli spessori e delle tolleranze dimensionali; Tempi di ciclo più brevi rispetto alle tecnologie a stampo aperto; Ridotta emissione di VOC (Volatile Organic Compounds).

3 Resin Transfer Moulding (RTM) CARATTERISTICHE PRINCIPALI Forza motrice: Pressione di Iniezione Generalmente bassa ( 8 bar); Processo in stampo chiuso; Sono utilizzate molte tipologie di fibre e configurazioni per i rinforzi; Possono essere utilizzati anche preimpregnati;

4 VANTAGGI DELLA TECNICA RTM Grado d automazione elevato buona produttività e bassi costi; Quasi totale assenza di operazioni di rifinitura; Buona qualità superficiale; Frazione in volume di fibre controllabile; Possono essere integrati nelle parti prodotte degli inserti (anche metallici), nervature e materiali d anima; Bassi costi di impianto e di attrezzature. ASPETTI CRITICI DELLA TECNICA RTM Impregnazione delle fibre; Evoluzione della viscosità e flusso della resina; Tempi di riempimento; Linee di saldatura

5 Vacuum Assisted Resin Transfer Moulding (VARTM) CARATTERISTICHE PRINCIPALI Pressione in cavità inferiore ad 1 atmosfera; Forza motrice: Pressione di iniezione + vuoto all interno delle cavità; Utilizzo di strumenti leggeri e flessibili: Risparmio economico; Migliore impacchettamento delle fibre rispetto al processo RTM.

6 Light Resin Transfer Moulding(LRTM) Punto di risucchio Input delle Resina Canale iniziale di flusso Rinforzo

7 CARATTERISTICHE PRINCIPALI Forza motrice: Gradiente di pressione tra l interno dello stampo (Pcavity<< Patm) e le regioni esterne (Pout= Patm); Basse pressioni (max 1 bar); Uso di strumenti molto leggeri e flessibili Controstampo in vetroresina; Vuoto applicato nella zona centrale; L iniezione avviene da un canale che si trova sul bordo dello stampo; Si ottengono laminati privi di vuoti.

8 VACUUM INFUSION O SCRIMP (Seeman s Composite Resin Infusion Molding Process) CARATTERISTICHE PRINCIPALI Si usano un semistampo ed un sacco da vuoto come controstampo; La resina viene aspirata per effetto del vuoto applicato; Nello SCRIMP sono brevettati i mezzi di distribuzione della resina Possono essere prodotte componenti di grandi dimensioni e con forme anche complicate.

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10 Caratteristiche fondamentali dei mezzi di distribuzione di resina Elevata permeabilità, soprattutto quando si applica il vuoto; Mezzi traspiranti che diffondono sia il vuoto sia la resina e agiscono da membrana flessibile compattando il rinforzo per azione del vuoto; Mezzi esterni Mezzi interni

11 MATERIALI UTILIZZATI Resine Termoindurenti 1) Poliestere Insature Caratteristiche generali: Vasto campo di applicazione Modeste proprietà meccaniche e termiche Proprietà UPR rigide UPR resilienti UPR flessibili Resistenza a flessione (MPa) Modulo a flessione (GPa) Resistenza a trazione (MPa) Deformazione a rottura (%) Resistenza a compressione (MPa) Resistenza a impatto Izod (N*m/m) Assorbimento umidità 24h (%) HDT ( C) Densità (g/cm3) (liquido solido) CTE (cm/cm* C) 6.3*105

12 2) Epossidiche Caratteristiche generali: Alta performance meccanica e termica Proprietà EPON 828/MPDA DEN 438/MDA ERLA 2772/MPDA Composizione 100/ /28 100/14 Resistenza a trazione (MPa) Modulo a Trazione (GPa) Allungamento a rottura (%) Resistenza a compressione (MPa) Modulo a compressione (GPa) Deformazione a compressione (%) 11.0 Resistenza a flessione (MPa) Modulo a flessione (GPa) Allungamento a flessione (%) 6.4

13 3) Altre resine meno utilizzate 3.1) Vinilestere: Come le poliestere, ma con superiori proprietà meccaniche e maggiore deformabilità (Resine vinilestere a base epossidica). 3.2) Fenoliche: Usate insieme alle fibre di vetro offrono una straordinaria resistenza alla fiamma; Alta temperatura di lavoro; 3.3) Bismaleimidiche: Utilizzate per compositi ad alta performance, soprattutto termica; Impiego a temperature superiori a 180 C. Caratteristica comune a tutte le resine da infusione Bassa viscosità < 0.8 Pa*s

14 Rinforzi 1) Fibra di Carbonio Caratteristiche meccaniche: Modulo: 200 GPa 1035 GPa Densità: 1.5 g/cm3 2.1 g/cm3 Resistenza: 3.5 GPa 5.6 GPa Vantaggi: Alto modulo e bassa densità; CTE pressochè trascurabile; Alta resistenza a fatica. Svantaggi: Fragilità e conducibilità elettrica; Alti costi.

15 2) Fibre aramidiche Kevlar Caratteristiche meccaniche: Modulo: 112 GPa 150 GPa Densità: 1.4 g/cm3 Resistenza: 3.6 GPa Vantaggi: Alto modulo, alta resistenza (impatto) e bassa densità; Alta resistenza meccanica e stabilità termica; Svantaggi: Assorbimento acqua; Alti costi; Sensibilità agli UV.

16 3) Fibra di vetro: EGlass Basso costo e modeste proprietà meccaniche; SGlass Buone proprietà meccaniche; CGlass Buona resistenza chimica; Caratteristiche meccaniche: Modulo: 72 GPa 87 GPa Densità: 2.5 g/cm3 Resistenza: 3.4 GPa 4.3 GPa Vantaggi: Buona resistenza e bassa conducibilità; Bassi costi; Svantaggi: Basso modulo; Alta densità.

17 4) Altre fibre 4.1) Inorganiche: Boro Costose, alta temperatura di lavoro; Alto Modulo: 400 GPa. Allumina Costose e pesanti; Alto Modulo: 379 GPa. 4.2) Organiche: Polietilene a catena estesa Bassa temperatura di utilizzo; Alta resistenza; Scarsa compatibilità con le matrici. Polipropilene Usate solo pere il rinforzo del PP. Nylon Assorbimento d acqua; Basso modulo e resistenza paragonabile