Impieghi avanzati per gli adesivi strutturali

Dimensione: px

Iniziare la visualizzazioe della pagina:

Download "Impieghi avanzati per gli adesivi strutturali"

Giuseppina Scala
8 anni fa
Visualizzazioni

1 Impieghi avanzati per gli adesivi strutturali Le barche a vela ed i motoscafi in composito vengono costruiti da decenni seguendo gli schemi tradizionali definiti dalle tecniche e dai materiali utilizzati in quasi tutti cantieri nautici. La classica scomposizione scafo- coperta con flangia di giunzione imbullonata e fascettata è adottata universalmente. Anche i registri di classificazione la considerano nei loro regolamenti. La forma e l estetica delle barche sia a vela che a motore è condizionata da questo punto di giunzione strutturale. Anche la cronologia di costruzione ( scafo, strutture interne, arredamenti ed infine chiusura con la coperta) dipende da questo sistema. L introduzione nel mercato nautico di adesivi strutturali ha permesso un approccio radicalmente diverso nella progettazione delle strutture in composito. Molti cantieri, ormai, incollano le controstampate strutturali interne e le coperte senza fascettature e bulloni. I vantaggi sono ovvi: migliore qualità delle giunzioni rispetto alle fascettature eseguite manualmente, minore concentrazione delle sollecitazioni generate dai bulloni, minori tempi di costruzione. Si può dire che le applicazioni di questi adesivi si sono sviluppate in un ambito ancora relativamente tradizionale e non ne sono state esplorate a fondo tutte le potenzialità. Perché gli adesivi strutturali Nel lontano 2001 Luca Olivari, uno dei più noti yacht designer italiani, ha progettato le strutture di un offshore classe 1 per il Victory Team prevedendo di incollare non solo lo scafo e la coperta ma anche tutte le strutture interne compresi i supporti dei motori con gli adesivi strutturali prodotti da Plexus. I risultati sono stati eccellenti (quale banco di prova migliore che le sollecitazioni di un motoscafo lanciato a 250 km/h?) e hanno spinto il progettista a considerare delle soluzioni strutturali alternative a quelle tradizionali sfruttando il potenziale di questi adesivi. Una buona occasione si è presentata con il progetto di un 28 da match race disegnato da Judel/Vrolijk. La barca è stata costruita fondamentalmente con materiali e tecniche conosciute e consolidate, utilizzate solitamente per realizzare prototipi e/o barche da regata. Sono state utilizzate fibre di vetro unidirezionali, resina epossidica, Pvc e Nomex. Ogni parte è stata realizzata impregnando meccanicamente le fibre, deponendole manualmente negli stampi ed applicando il vuoto. Quindi una buona costruzione molto curata nella qualità. La progettazione L aspetto originale consiste nel fatto che tutti i componenti sono stati progettati per essere assemblati solo tramite incollaggi strutturali. La progettazione è consistita anche in verifiche effettuate con l analisi ad elementi finiti dove le strutture sono state modellate con elementi shell e le superfici di incollaggio con elementi tridimensionali. I risultati sono stati sempre interessanti perché si è potuto verificare che una giunzione progettata correttamente può addirittura essere un elemento di rinforzo come nel caso della flangia della chiglia. In particolare gli stampi ( realizzati a controllo numerico) sono stati scomposti in un modo diverso dal sistema tradizionale. La divisione, invece che orizzontale tra scafo e coperta, è stata realizzata longitudinalmente lungo la linea di chiglia. Consiste quindi in due semistampi che comprendono mezzo scafo e parte della coperta ed uno stampo che comprende solo tuga e pozzetto. Anche le strutture interne sono state realizzate da stampo, in particolare le paratie sono state divise in due parti in modo da poterle incollare prima della giunzione dei semiscafi. Praticamente è stato possibile realizzare due mezze barche completamente finite e verniciate all interno per poi incollarle lungo la flangia creata sulla linea di mezzeria. Infine dopo aver montato anche l attrezzatura di coperta è stata incollata solo la parte comprendente pozzetto e tuga.

Anche i registri di classificazione la considerano nei loro regolamenti. La forma e l estetica delle barche sia a vela che a motore è condizionata da questo punto di giunzione strutturale.

2 Questa tecnica ha permesso di ridurre notevolmente i tempi di costruzione perché la laminazione dei semiscafi aperti è molto più facile che nello stampo di uno scafo chiuso. Anche l assemblaggio ed incollaggio delle strutture risulta facilitato dalla maggiore accessibilità all interno dello scafo. Inoltre la flangia di giunzione è stata progettata per divenire un elemento strutturale di rinforzo della chiglia e scassa per la deriva. Grazie alla capacità del Plexus di mantenere buone proprietà meccaniche anche con discreti spessori le flange sono state progettate con uno spazio di 5 mm tra di loro per permettere l iniezione dell adesivo dopo aver accostato i semiscafi nella loro posizione finale. Con questa tecnica sono state costruite quattro barche gemelle che ormai navigano e regatano da quattro anni senza problemi. L esperienza è stata trasferita parzialmente anche nella costruzione di uno sloop di 59 progettato da Reichel-Pugh. Infatti lo scafo è stato laminato sottovuoto in due metà che sono state incollate successivamente con il Plexus senza l aggiunta di alcuna fascettatura. Anche nella costruzione di imbarcazioni a motore di serie la possibilità di uscire dagli schemi tradizionali è interessante. Per esempio la giunzione con adesivo strutturale potrebbe essere realizzata al livello dello spigolo fondo - fianchi permettendo l allestimento degli interni e degli impianti in modo molto più semplice e rapido con la barca completamente aperta per poi incollare per ultimi i fianchi.

Inoltre la flangia di giunzione è stata progettata per divenire un elemento strutturale di rinforzo della chiglia e scassa per la deriva.

3 Mezzo scafo con tutte le strutture montate. Il semi stampo sinistro scorre su due binari per incollarsi alla metà destra. Notare la flangia lungo la chiglia e le flangie delle strutture.

4 Mezzo scafo destro. In questa foto si vedono meglio le flangie predisposte per l incollaggio compresa la scassa di alloggiamento della deriva.

5 Flangia di incollaggio della prua e della prima paratia.

6 Stampo di tuga e pozzetto in preparazione. Lungo tutto il perimetro è sta predisposta la superficie per la flangia di incollaggio alla coperta.

7 Costruzione della nuova deriva da stampo femmina. Viene prima realizzata una laminazione di tutta la superficie ala e bulbo. Successivamente sono posizionati nello stampo la fusione in piombo e l asse di carbonio realizzato separatamente. Nella fase finale i due semistampi vengono incollati tra di loro senza nessuna fascettatura.

Successivamente sono posizionati nello stampo la fusione in piombo e l asse di

8 Mesh del pannello del fondo scafo e della flangia. Dettaglio degli elementi tridimensionali dell adesivo.

9 Modello di parte del fondo dello scafo verificato con le pressioni richieste dall America Bureau of Shipping. Sono rappresentate le deformazioni massime.

10 Fattori di sicurezza del laminato della zona presa in considerazione secondo il criterio di Tsai. Il fattore minimo è uguale o superiore a due.

11 Sollecitazione a taglio dello strato di adesivo della flangia chiglia in corrispondenza dei pannelli sottoposti alla pressione richiesta. I valori massimi sono 1.21 Mpa, quindi con fattori di sicurezza molto maggiori ai laminati del pannello del fondo preso in considerazione..

12 Risultati delle sollecitazioni a trazione e compressione dell adesivo della flangia. Valore massimo a compressione -4.8 MPa, valore massimo a trazione 0.19 MPa. Entrambi con fattori di sicurezza maggiori a quelli del pannello del fondo preso in considerazione.

8 MPa, valore massimo a trazione 0.19 MPa.

Documenti analoghi

SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI COMPOSITI A MATRICE POLIMERICA

Università degli studi di Messina Corso di laurea in INGEGNERIA DEI MATERIALI SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI COMPOSITI A MATRICE POLIMERICA Prof. A.M.Visco Lezione T 2 : Processi di realizzazione di