FORMATURA DI COMPONENTI IN MATERIALE COMPOSITO A MATRICE TERMOPLASTICA (BIM-5)
CETMA è in grado di affrontare l’ottimizzazione del processo di stampaggio a compressione per compositi termoplastici per la produzione di componenti in maniera sistematica, garantendo la definizione di procedure da adottare per minimizzare e gestire i difetti e per effettuare un preriscaldamento adeguato della preforma.
Lo stampaggio a compressione non isotermo di materiali compositi a matrice termoplastica a fibra continua è un processo che da alcuni anni viene utilizzato per specifiche produzioni di componenti in composito. La diffusione industriale di tale processo è tuttavia spesso limitata dalla difficoltà che incontrano le aziende nell’affrontare alcuni aspetti critici ad esso legati, come la necessità di gestire le difettosità che si generano in termini di grinze, rottura delle fibre, spostamenti anomali delle fibre, delaminazioni tra i ply. Un altro aspetto critico è legato alla fase di preriscaldamento in forno: il materiale deve essere riscaldato a temperature di circa 20°C superiori alla temperatura di fusione della matrice termoplastica, ma nello stesso tempo occorre evitare il rischio di degradazione del polimero.
Grazie alle esperienze e al know-how acquisiti, CETMA è in grado di eliminare alcune difettosità generate durante il processo, e di gestirne opportunamente altre. La profonda conoscenza dei meccanismi connessi con il riscaldamento a raggi infrarossi e dei processi di degradazione dei polimeri termoplastici, consentono di formulare procedure di riscaldamento che garantiscono il raggiungimento della temperatura necessaria in tutta la preforma, senza rischi di degradazione.
Le soluzioni sviluppate si applicano ai settori aeronautico, automobilistico, sport & tempo libero, arredo.
SALDATURA DI COMPONENTI IN MATERIALE COMPOSITO A MATRICE TERMOPLASTICA E TERMOINDURENTE (BIM-6)
Per componenti in materiali compositi a matrice termoplastica e termoindurente a fibra continua dalla geometria particolarmente complessa, le prestazioni meccaniche e la geometria possono essere ottimizzate dividendo il componente in più parti, da saldare insieme mediante saldatura a induzione.
CETMA possiede brevetti e know-how per la progettazione di attrezzature di saldatura idonee per i materiali compositi. Le soluzioni messe a punto da CETMA consentono l’industrializzazione di processi in continuo e di massimizzare la resistenza del giunto saldato, minimizzando i difetti residui.
Le soluzioni sviluppate si applicano ai settori aeronautico, automobilistico, sport & tempo libero, arredo.
PROGETTAZIONE E SVILUPPO DI COMPOSITI IBRIDI (BIM-14)
Una struttura ibrida in composito è realizzata prevalentemente in materiale composito (al quale si demandano le proprietà di resistenza ai carichi principali esterni e la necessità di dover realizzare una certa geometria). In tali strutture sono inseriti materiali particolari (smart materials, quali leghe a memoria di forma, sensori di diverso tipo, materiali metallici con particolari proprietà di duttilità, rivestimenti polimerici con elevate proprietà di damping etc.) in forma di filamenti, rivestimenti o layer, con lo scopo di incrementare alcune proprietà della struttura in composito, quali la damage tolerance, o di creare delle proprietà nuove non presenti nella struttura in composito principale (morphing, sensing etc).
CETMA ha messo a punto una metodologia di progettazione e realizzazione di tali strutture, validata mediante la realizzazione di dimostratori, per lo sviluppo di strutture composite ibride con elevate proprietà di damping, elevata damage tolerance e proprietà di morphing ed è anche in grado di definire l’iter certificativo da seguire.
CETMA è quindi in grado di proporsi per lo sviluppo di strutture composite ibride avanzate in diversi settori industriali.
IMPREGNAZIONE DI MATERIALI LAPIDEI (BIM-19)
Uno dei principali problemi del settore lapideo è quello relativo al miglioramento dell’efficienza dell’intera catena produttiva e in particolare la riduzione della quantità di sfridi di materiale che si generano nel processo di foratura e taglio, al fine di ridurre sia l’impatto ambientale che i costi di produzione.
I blocchi di pietra estratti dalla cava durante le operazioni di taglio e foratura propedeutiche alla realizzazione di manufatti lapidei, a causa della presenza di difetti (fessure e cricche) naturalmente presenti nella struttura, tendono a rompersi e a non essere idonei per le successive lavorazioni facendo si che oltre il 35% del materiale risulta essere inutilizzabile, generando sfrido da smaltire, oltretutto riducendo la capacità produttiva dei processi.
Grazie alle attività sperimentali condotte, supportate da attività di simulazione numerica, CETMA ha competenze specifiche sulla tecnologia per il consolidamento dei blocchi lapidei sia in termini di processo che di materiali idonei ad essere utilizzati come agenti consolidanti.
CETMA è quindi in grado di ottimizzare il processo di impregnazione delle cricche dei materiali lapidei in maniera sistematica, garantendo precise procedure per selezionare i materiali e i parametri di processo da adottare per garantire la corretta impregnazione dei blocchi.
PROGETTAZIONE E OTTIMIZZAZIONE DEI PROCESSI DI RESIN TRANSFER MOLDING RTM (BIM-26)
Il processo RTM per componenti strutturali in materiale composito è noto da diversi anni nel settore industriale. La diffusione industriale di tale processo è spesso limitata dalle difficoltà che le aziende incontrano nell’affrontare alcuni aspetti critici ad esso legati, quali ad esempio la difficoltà di realizzare delle preforme di partenza assicurando un contenuto fibra-matrice costante, la difficoltà nella definizione del ciclo di iniezione e cura della resina che permetta una minimizzazione della difettosità, la difficoltà di definire processi RTM con nuovi materiali o con l’introduzione di inserti.
Grazie alle esperienze maturate, CETMA:
- ha messo a punto una serie di procedure che permettono di realizzare dei componenti in RTM con l’introduzione di inserti (compositi ibridi). In particolare è stata sviluppata una metodologia che consente di definire processi RTM ottimizzati, mediante l’ausilio di modelli numerici e facendo ricorso a una serie di linee-guida tecnologiche;
- ha competenze per gestire materiali e fibre non tradizionali, come ad esempio matrici e fibre naturali, giungendo alla realizzazione di componenti full-scale;
- ha sviluppato il processo di RTM per tessuti tetrassiali;
- ha messo a punto il processo RTM per impregnare tessuti realizzati con fibre di riciclo.
CETMA è quindi in grado di affrontare lo sviluppo e l’ottimizzazione del processo di RTM produzione di componenti in maniera sistematica, anche quando si tratta di materiali innovativi o strutture complesse.
La soluzioni sviluppate possono essere applicate ai settori aeronautico, automobilistico, sport & tempo libero, arredo.
PROGETTAZIONE E OTTIMIZZAZIONE DI PROCESSI DI LIQUID INFUSION (BIM-27)
Il processo di liquid infusion va sempre più diffondendosi, specie in sostituzione del lay-up manuale nei settori della nautica e delle pale eoliche. Gli scenari che possono presentarsi per le aziende produttrici di componenti in composito sono i seguenti:
- l’azienda intende sostituire il processo di hand-lay-up con la liquid infusion per un miglioramento delle presentazione del componente e una riduzione dei tempi di processo,
- l’azienda intende effettuare modifiche su geometria/spessore dei pezzi a seguito di richieste del mercato,
- l’azienda intende sostituire la resina o le fibre tradizionalmente utilizzate con materiali innovativi più promettenti in termini di costo, ecosostenibilità, prestazioni fisico/meccaniche.
In tutti questi casi, la mancanza del know-how necessario porta ad ottenere componenti/processi non ottimizzati, con un forte dispendio di tempo e risorse da parte delle aziende e spesso con il mancato sfruttamento delle potenzialità insite nell’uso di materiali compositi.
Il Know-how di conoscenze integrate di cui dispone CETMA assieme ad una notevole mole di esperienza accumulata negli anni consentono il giusto approccio alle problematiche descritte.
Inoltre, nel caso particolare di nuovi materiali (resine o fibre) non ancora in commercio, il know-how di CETMA può supportare gli sviluppatori di materiali per ottenere le giuste indicazioni su come ottimizzare i propri prodotti per rispondere ai requisiti specifici di processo.
Il know-how interessa settori quali. nautica, sport & tempo libero, eolico, arredo.
MATERIALI AVANZATI PER IL RINFORZO STRUTTURALE DI EDIFICI (BIM 29)
La necessità di interventi di rinforzo e di adeguamento sismico di elementi strutturali è, da diversi anni, uno dei problemi maggiormente sentiti nell’ambito dell’ingegnera civile, soprattutto in Italia.
Il patrimonio immobiliare italiano è, infatti, il più vecchio d’Europa: circa il 65% degli edifici è stato realizzato prima degli anni ‘70 e necessita di interventi più o meno urgenti di ristrutturazione edilizia o adeguamento sismico. Di tale patrimonio, circa il 60% è costituito da immobili in muratura e/o strutture miste, realizzati prevalentemente prima degli anni ’20 ed in parte fino agli anni ‘60, circa il 25% è costituito da edifici in cemento armato realizzati tra gli anni ’50-’70.
Nella scelta degli interventi di rinforzo e adeguamento sismico deve essere posta particolare attenzione ai principi della conservazione nel rispetto del disegno architettonico oltre che dell’origine e della natura dei materiali da costruzione.
Pertanto le tecniche di rinforzo strutturale non devono essere finalizzate solo al raggiungimento di un appropriato livello di sicurezza, ma devono anche garantire compatibilità e durabilità, integrazione e non trasformazione della costruzione, rispetto delle tecniche costruttive originarie garantendo reversibilità e, se possibile, ridotta invasività dell’intervento.
Il know-how sviluppato da CETMA in anni di attività svolte su vari progetti consente di individuare tecniche e materiali di rinforzo, nel pieno rispetto delle nuove concezioni progettuali e delle indicazioni normative vigenti, proponendo sistemi moderni, innovativi, semplici da realizzare, a volte meno onerosi e più rapidi, totalmente ecosostenibili, rispettosi della salute degli operatori e dell’ambiente.
CETMA ha le competenze e gli strumenti per definire, in funzione della tipologia di substrato, della destinazione d’uso dell’immobile e soprattutto dello stato di conservazione dell’immobile, la tipologia ottimale di materiale di rinforzo.
UTILIZZO DI FIBRE DI CARBONIO RICICLATE (BIM-32)
Le Fibre di Carbonio da riciclo, ottenute dal processo di pirolisi, consentono di estendere l’uso dei compositi in carbonio a diversi settore industriali di media e alta fascia prestazionale con costi più contenuti.
Queste fibre sono un materiale che ha delle caratteristiche peculiari, nuove rispetto a qualunque tipologia di rinforzo. I processi di compatibilizzazione superficiali sono diversi rispetto a quello delle fibre di carbonio vergini.
CETMA possiede il Know-how sulle fibre di carbonio da riciclo per eseguire: caratterizzazione, trattamenti superficiali di compatibilizzazione, processi per l’impregnazione e la formatura di componenti in composito.
BREVETTO EUROPEO N. EP 2801472 A1, APPLICATION NUMBER 14167453.1 – “MACCHINA A INDUZIONE PER GIUNTARE MATERIALI COMPOSITI CONDUTTIVI E RELATIVO METODO DI GIUNZIONE” (BIM-38)
Dispositivo innovativo sviluppato per il controllo e l’ottimizzazione dei gradienti termici che insorgono durante la saldatura dei compositi termoplastici. In questo modo, evitando inconvenienti quali gli effetti di bordo e le bruciature superficiali, è possibile ottenere giunzioni con elevate performances e con bassi livelli di difettosità, senza la necessità di impiegare stampi troppo costosi. Tale brevetto consente dunque di realizzare la saldatura di un ventaglio più ampio di materiali compositi, in termini di spessore, di tipologia della matrice e di sequenza della laminazione.
Si applica a compositi in fibra di carbonio.
Le applicazioni riguardano i settori aeronautico, automobilistico, sport & tempo libero, arredo.
BREVETTO N. 0001354567: PROCEDIMENTO DI ESTRUSIONE PER L’OTTENIMENTO DI SCHIUME POLIMERICHE (BIM 41)
Processo innovativo di estrusione sviluppato per la produzione di schiume polimeriche derivate da plastiche miste post-consumo. Il controllo ottimale delle temperature, delle pressioni, delle velocità del processo di estrusione e della quantità di agente espandente consente di ottenere espansi di forma sferica a densità e granulometria controllata. Ciò permette l’uso di tali materiali per il confezionamento di calcestruzzi leggeri anche strutturali, superando la problematica relativa all’elevato quantità di aria che resta intrappolata nella miscela cementizia durante le operazioni di mixing a causa della forma irregolare delle scaglie di plastica solo triturata e densificata.
La soluzione può essere applicata ai settori costruzioni e arredo.
BREVETTO N. 0001344796 “ PROCEDIMENTO INNOVATIVO PER LO STAMPAGGIO A COMPRESSIONE DI PANNELLI A STRUTTURA SANDWICH A BASE POLIETILENTEREFTALATO”
Soluzione innovativa per la produzione di pannelli sandwich con pelli e schiuma in polietilentereftalato (PET).
Tali pannelli hanno pelli in composito in fibra di vetro, matrice in PET e nucleo in schiuma o honeycomb di PET.
I pannelli sandwich hanno forti potenzialità per essere utilizzati nel settore dei trasporti su gomma, in quanto associano il basso peso ad una elevata resistenza meccanica. Uno dei limiti dei pannelli sandwich è dato dalle difficoltà di produzione dei pannelli stessi durante la fase di adesione delle pelli al nucleo. Infatti, se si volessero sfruttare le proprietà termoplastiche del materiale polimerico, promuovendo un’adesione senza l’apporto di materiale aggiuntivo, occorrerebbe raggiungere la temperatura di fusione del PET, che è particolarmente elevata e di difficile gestione, anche per via del correlato rischio di collasso del solido cellulare costituente il nucleo.
Il ritrovato oggetto del brevetto consiste nell’idea di interporre, all’interfaccia pelle/nucleo, un film di materiale termoplastico compatibile con il PET, che abbia però temperature di fusione inferiori a quelle del PET. In tal modo è possibile realizzare il pannello senza la necessità di raggiungere le temperature di fusione del PET, con evidenti vantaggi in termini di tempi e costi di processo.
La soluzione può essere applicata al settore automobilistico, oltre a quello dell’arredo.
BREVETTO N. 0001354554: “PROCEDIMENTO DI TRATTAMENTO SUPERFICIALE DI MATERIALI POLIMERICI TERMOPLASTICI PER MIGLIORARNE LE PROPRIETÀ DI ADESIONE”
Soluzione innovativa relativa al miglioramento delle proprietà di adesione di materiali polimerici, in particolare di tipo poliolefinico.
Tali materiali hanno una bassa tensione superficiale, per cui risulta difficile far aderire qualunque tipo di coating, a meno di non ricorrere a trattamenti superficiali particolarmente costosi, come il plasma o la fiammatura.
La soluzione sviluppata prevede l’apposizione di un velo in fibra di vetro sul componente in fase di formatura, che quindi non comporta lavorazioni successive. Le fibre di vetro in superficie aumentano i siti per l’aggrappaggio del coating superficiale, promuovendo un’adesione che può risultare anche migliore rispetto a quella ottenuta con i metodi tradizionali.
La soluzione può essere applicata al settore automobilistico.