21 settembre 2021 14:21
Il gruppo chimico tedesco Lanxess ha presentato gli ultimi sviluppi nella tecnologia ibrida plastica-metallo a profilo cavo, dove un sottile tubolare in metallo viene sovrastampato ad iniezione con una resina termoplastica, ottenendo così una struttura alleggerita e funzionalizzata.
Applicazioni sono attese soprattutto nell'industria automotive, ad esempio nella produzione di traverse plancia per auto, bielle di accoppiamento, stabilizzatori ed elementi del sedile; in altri settori, questo processo potrebbe essere utilizzato per realizzare bastoncini da sci o da escursionismo, oppure componenti per l'arredamento e l'industria delle costruzioni. "La tecnologia ibrida a profilo cavo è ora progredita a un livello così avanzato che abbiamo intrapreso una varietà di progetti di sviluppo con i clienti e abbiamo già raggiunto la fase di prototipo per alcuni di essi", afferma il Matthias Theunissen, esperto di progettazione leggera presso Lanxess.
Il principale vantaggio offerto dal processo sono i tempi di ciclo brevi, tipici dello stampaggio a iniezione. Non essendo più necessarie attrezzature ausiliarie o complesse, anche il costo di investimento si riduce. "Il fatto che possano essere utilizzati profili cavi disponibili a prezzi ragionevoli con variazioni dimensionali relativamente grandi aiuta a rendere il processo vantaggioso dal punto di vista economico - nota Theunissen -. Con l'aiuto di una gestione innovativa delle tolleranze, possiamo evitare che i profili danneggino lo stampo o causino perdite nella cavità, dove si raggiungono pressioni elevate, con il rischio che i profili si deformino o collassino". "Abbiamo ottimizzato il processo in modo che i profili resistano alle pressioni che si raggiungono, spesso superiori a 400-500 bar, e senza supporti interni", aggiunge.
Per ottimizzare il processo, Lanxess ha formulato gradi di poliammide 6 altamente rinforzati come Durethan BKV60H2.0EF DUS060, con tenore di fibra di vetro corta pari al 60%, caratterizzati da elevata resistenza e rigidità.
In uno studio di simulazione relativo a una traversa porta strumenti del modulo plancia, si è stimato un risparmio di peso del 30% rispetto a una struttura interamente in acciaio, ottenendo al contempo migliori prestazioni meccaniche sotto alcuni aspetti. "Occorre anche considerare il potenziale nell'integrazione di funzioni che riducono i costi - afferma Theunissen -. Lo stampaggio a iniezione diretta è stato utilizzato, per esempio, per i collegamenti al montante A, così come per i supporti per il piantone dello sterzo, il cruscotto, le unità di climatizzazione e gli airbag”.
Per ottenere una previsione precisa del processo di produzione e della qualità della connessione tra metallo e plastica, Lanxess ha messo a punto nuovi modelli di calcolo, basati sugli strumenti di simulazione che si sono dimostrati già efficaci nella tecnologia ibrida 'convenzionale'. "Con questi strumenti, possiamo, ad esempio, prevedere con precisione le sollecitazioni massime a cui gli ibridi a profilo cavo resisteranno e quale sarà il punto di rottura", conclude Theunissen.
Un campione di prova realizzato con la nuova tecnologia è stato utilizzato per convalidare la simulazione. Inoltre, per supportare i risultati della simulazione sono stati effettuati test approfonditi su componenti reali per casi di carico statici e dinamici.
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