Materiali Compositi a matrice polimerica Università degli Studi di Cassino e del Lazio Meridionale Luca Sorrentino, e-mail: sorrentino@unicas.it Principali linee di ricerca Termoindurenti Fibrorinforzati Tecnologie Automatizzate di Produzione Ottimizzazione Processi di Formatura (laminati a geometria critica) Sviluppo di strutture ibride Termoplastici Fibrorinforzati Ottimizzazione del processo di formatura di SMC Analisi Degradazione del materiale (a seguito di ripetuti cicli di formatura) Composite Machining
Tecnologie Automatizzate di Produzione Obiettivi della ricerca: Sviluppo di modelli numerici per l ottimizzazione del processo di preformatura Hot Drape Forming per la produzione di laminati strutturali a geometria complessa, al fine di: Ridurre i tempi di produzione Incrementare la qualità del prodotto (compattazione/uniformità del laminato) Incrementare la ripetibilità del processo
Tecnologie Automatizzate di Produzione PAM-FORM Ply superiore Ply mediana Ply inferiore GRINZA 24,11
Tecnologie Automatizzate di Produzione Obiettivi della ricerca: Sviluppo di soluzioni tecnologiche avanzate per la produzione di parti a struttura Multigrid mediante Filament Winding Robotizzato Struttura in C/E
Tecnologie Automatizzate di Produzione
Tecnologie Automatizzate di Produzione Obiettivi della ricerca: Sviluppo di soluzioni tecnologiche avanzate per la produzione di parti a geometria complessa: Filament Winding Robotizzato
Tecnologie Automatizzate di Produzione Obiettivi della ricerca: Sviluppo di soluzioni tecnologiche avanzate per la produzione di parti a spessore variabile: Tape Placement Robotizzato
Ottimizzazione Processi di Formatura Obiettivi della ricerca: Sviluppo metodologie per la riduzione delle difformità strutturali per laminati a spessore elevato Laminati Carbon/Epoxy Attività in corso: Analisi dell influenza dei picchi esotermici sulle caratteristiche meccaniche dei laminati a spessore elevato
Ottimizzazione Processi di Formatura Obiettivi della ricerca: Sviluppo metodologie per la riduzione delle difformità strutturali per laminati a spessore elevato Attività in corso: Analisi influenza della disuniformità di sulle tensioni residue Stampo A C Composito
Ottimizzazione Processi di Formatura Obiettivi della ricerca: Sviluppo metodologie per la riduzione delle difformità strutturali per laminati a spessore sottile non piano Analisi dello Spring-in & variazione dello spessore = f(raggi di raccordo, percentuale fibre/matrice, pressione di compattazione) SVILUPPO DI MODELLI NUMERICI per la previsione e compensazione delle difformità geometrico/dimensionali
Ottimizzazione Processi di Formatura Obiettivi della ricerca: monitoraggio in process del grado di cura mediante Analisi Dielettrica (DEA) Capacità (pf) 800 600 Capacità provino 2 (pp) Resistenza provino 2 (pp) 1200 20 18 1000 16 8 400 6 200 4 2 0 0 0 50 100 150 200 250 Tempo (min) 14 12 10 Resistenza (Mohm) IR 1 D I m R C m C m m
Ottimizzazione Processi di Formatura Obiettivi della ricerca: monitoraggio in process del grado di cura mediante Analisi Dielettrica (DEA) Piastre parallele Piastre complanari IDC
Sviluppo Strutture Ibride Obiettivi della ricerca: Sviluppo innovativi prodotti/processi Schiuma Metallica e Materiale Composito Caratterizzazione meccanica strutture ibride Analisi FEM strutture ibride Eq. Von Misesstress 6000 5000 4000 Eq. strain Load [N] 3000 2000 Epoxy/S2-Glass tube Hybrid component Metal Foam cylinder 1000 0 0 5 10 15 20 25 Displacement [mm]
Sviluppo Strutture Ibride Obiettivi della ricerca: Sviluppo innovativi prodotti/processi Struttura Marmo/Composito Caratterizzazione meccanica strutture ibride Analisi FEM strutture ibride Struttura Ibrida vs marmo Riduzione peso: 75% (a parità di spessore) Incremento Res. a flessione: 85% Incremento Res. a taglio: 80%
Termoplastici Fibrorinforzati Obiettivi della ricerca: Ottimizzazione del processo di formatura di SMC Miglioramento compattazione laminato Analisi disposizione delle fibre/shear angle Analisi distribuzione T stampo/componente Riduzione tempi di formatura Termoplastico single/multi-layer Consolidamento & Formatura laminati (anche a geometria complessa)
Termoplastici Fibrorinforzati Obiettivi della ricerca: valutazione della degradazione del materiale a seguito ripetuti cicli di formatura Analisi della degradazione meccanica in funzione di n, T
Composite Machining Obiettivi della ricerca: Monitoraggio sensoriale di processi di lavorazione meccanica «Analisi in process di Forze/Potenza /Vibrazioni/Temperatura Valutazione Finitura Superficiale, Usura Utensile, Difettologia Laminato»
Attrezzature presso laboratorio Unicas Cella Robotica (Robot Kuka KR45/2 con sistema integrato di alimentazione e sistemi/stampi di preformatura) per FW e TP Forno Nabertherm N 120/45HA (comprensivo di Controller P300 e Software Controltherm MV5x) e Sistema per il vuoto Edward rv5 Multimetro Keithley 2700/7700 e termocoppie Sistema di formatura a piastre termiche Pressa verticale per formatura materiali termoplastici, 6ton Centro di Lavoro a 3 assi della CMS dotato di sistema multisensoriale per il monitoraggio di processo: dinamometro triassiale della Kistler, 3 accelerometri, 1 Wattmetro Laser modello Giotto prodotto dalla SEI Macchina di misura a coordinate Zeiss PRISMO 5 MPS Rugosimetro Form Talysurf Plus della Rank Taylor Hobson Olografia conoscopica Optimet
Attrezzature presso laboratori in convenzione Impianto Hot Drape Forming Autoclave per termoplastici (d=2500 mm L= 9000 mm) T max = 450 e p max 16 bar n 30 attacchi termocoppie e n 15 attacchi vuoto Pressa per termoplastici (dimensioni utili: 2700*1500 mm) Piani pressa riscaldati: T max = 300, p max 600ton Forno a tunnel con lampade all'infrarosso super/inferiormente (T max = 450 ) Telaio per tensionamento lamina DSC T max = 700 C T min (raff) = -90 C DMA Max forza: 18N T = -150 C a 600 C TGA Temperatura fino a 1000 C Accuratezza +/- 0.01%
Software Processi di polimerizzazione Analisi Compattazione RTM/infusione Processi di polimerizzazione Analisi Termomeccanica (tensioni residue) Processi di polimerizzazione RTM/infusione SMC termoplastico Hot Drape Forming Draping