Componenti in materiale composito e fibra di carbonio

Produzione e lavorazione componenti in materiale composito

Con il termine “Materiale composito” indichiamo una famiglia di “materiali” composti a loro volta da più materiali semplici e differenti tra loro.

La maggior parte dei componenti meccanici e industriali creati in materiale composito sono in fibra di carbonio.

La differenza sostanziale dai manufatti plastici è la struttura non omogenea dei componenti in materiale composito. I materiali che formano i compositi prendono il nome di costituenti, matrice e rinforzo.

La matrice di un componente in materiale composito è costituita da una fase continua omogenea con il compito di racchiudere il rinforzo garantendo la compattezza del materiale composito.

Il rinforzo di un componente in materiale composito è rappresentato da una fase dispersa all’interno della matrice con il compito di preservare rigidezza e resistenza meccanica.

Applicazione dei materiali compositi

Componenti in materiali composito sono richiesti in tutti quei settori dove è necessario mantenere un basso peso rispetto ad elevate caratteristiche meccaniche.

Corse automobilistiche e motociclistiche sono solo due dei tanti campi dove trovano lago impiego i componenti in materiale composito. Anche le industrie aeronautiche e navali fanno largo uso di materiali compositi per la creazione di componenti come fusoliere, carrelli e pannelli di ogni genere.

Le industrie aerospaziale e belliche utilizzano componenti in materiale composito per la creazione di macchine semoventi, caschi e giubbotti protettivi.

Il settore sportivo è ricco di lavorati in materiale composito come sci, bob e racchette, grazie alle sue proprietà meccaniche. Per il settore medico i materiali in fibra vengono usati per protesi e arti e in tutti i settori industriali vengono impiegati manufatti e lavorati come tubazioni, serbatoi, profili, barre avvolgifilm, guide, ingranaggi e barre.

Il materiale composito per eccellenza: la fibra di carbonio

Il materiale composito più noto per la creazione di manufatti è sicuramente la Fibra di carbonio.

Manufatti in fibra di carbonio hanno una struttura filiforme (tessuto), potenzialmente molto sottile, unita ad una matrice di carbonio.

L’unione di questi due componenti aumenta la capacità di isolamento termico e resistenza a variazioni di temperatura dei filamenti di carbonio.

Altre proprietà dei manufatti in fibra di carbonio sono:

Elevata resistenza meccanica
Bassa densità
Ottima resistenza alle variazioni di temperatura e agli attacchi di agenti chimici
Proprietà ignifughe elevate

I manufatti in fibra di carbonio sono molto utilizzati per la produzione di serbatoi di gas compressi, inclusi quelli per l’aria. Nel settore aeronautico la fibra di carbonio è molto diffusa, per esempio il Boeing 747 ne è composto per oltre il 50%. Il settore principale di manufatti in fibra di carbonio è quello sportivo automobilistico. Telai di auto sportive possono essere completamente creati in fibra di carbonio per l’ottimizzazione del peso mantenendo altissime prestazioni meccaniche.
Altri materiali compositi:

Resine fenoliche
Resine melaminiche
Resine epossidiche
Tessuti + Resine Tsd®
Laminati stratificati

Lavorazioni in fibra di carbonio

Barre saldanti in materiale composito | Setecs

Particolare in Carbonio | Setecs

Barre avvolgifilm in Carbonio | Setecs

Rullo in Carbonio per nastri trasportatori | Setecs

carbonio_per_confezionamento_26-1 | Setecs

Barre saldanti realizzate in una resina composita resistente ad elevate temperature | Setecs

Listello in Vetronite | Setecs

Bussole in Vetronite | Setecs

Guida in Carbonio | Setecs

Ingranaggio in Resina Fenolica | Setecs

Ingranaggio in Tela Bakelizzata | Setecs

Profili in vetroresina speciali | Setecs

Ogni parte di una macchina di confezionamento viene progettata per affrontare sollecitazioni meccaniche, pressioni elevate e sforzi termici: queste macchine automatiche sono il motore che alimenta numerosi settori industriali, dove la resistenza dei componenti garantisce alta efficienza e affidabilità.

Nel cuore di questo processo c'è l'uso di tecnopolimeri avanzati come PEEK, PTFE e POM, che resistono a temperature alte e a cicli di usura intensivi, rendendo le macchine capaci di funzionare in modo continuo senza compromessi. A differenza dei metalli, questi materiali offrono vantaggi concreti: sono più leggeri, maggiormente resistenti alla corrosione e migliorano la durata complessiva dei componenti.

Boccole, guarnizioni o ingranaggi sono tutti componenti lavorati che devono rigorosamente rispettare le tolleranze strette, richieste per il funzionamento impeccabile della macchina.

La fresatura e la tornitura CNC sono tecniche che Setecs utilizza per ottenere componenti di altissima precisione, ideali per svariate applicazioni industriali.

QUALE STRATEGIA ADOTTARE IN QUESTA INDUSTRIA?

C’è una tendenza in forte crescita nel settore delle macchine di confezionamento automatiche: si tratta della sostituzione di componenti metallici tradizionali con materiali plastici avanzati, che offrono performance superiori e una maggiore leggerezza. Questa è detta “metal replacement” e i tecnopolimeri come il PEEK e il PTFE si stanno affermando come valida alternativa ai metalli.

Ad esempio, l'uso del PEEK al posto di componenti metallici negli ingranaggi ha permesso a queste macchine di ridurre i tempi di fermo macchina e i costi di manutenzione. La maggiore durata e la bassa usura dei materiali riducono anche la necessità di sostituzioni frequenti, aumentando così l'efficienza e la produttività complessiva.

Inoltre, l'utilizzo di tecnopolimeri avanzati porta con sé altri numerosi vantaggi, poiché riduce l'uso di metalli pesanti nel lungo termine.

Le specifiche nei processi di tornitura e fresatura.

Tornitura e fresatura di tecnopolimeri avanzati richiedono competenze elevate e tecnologie all’avanguardia. La lavorazione di materiali come il Teflon o il PEEK comporta sfide tecniche legate alla resistenza alla temperatura e alle tolleranze di precisione.

PEEK (Polietereterchetone): Materiale altamente resistente, il PEEK viene tornito e fresato per ottenere componenti che sopportano alte temperature, senza compromettere la precisione.
PTFE (Teflon): Conosciuto per la sua bassa frizione, il PTFE è ideale per applicazioni dove sono richieste guarnizioni, boccole, e parti di movimento che devono resistere a condizioni di lavoro estreme.
POM (Poliossimetilene): Materiale perfetto per la realizzazione di ingranaggi e guarnizioni grazie alla sua alta rigidità e resistenza all’usura. Viene fresato per ottenere componenti di precisione che garantiscono affidabilità nel tempo.

Setecs affronta questi processi utilizzando tecnologie avanzate che permettono una lavorazione precisa e senza errori di questi materiali, ottenendo componenti ad alte performance per i settori più esigenti, come automotive, farmaceutico e industria meccanica.

Quali vantaggi offrono queste lavorazioni sui materiali?

I principali vantaggi offerti dalla lavorazione dei tecnopolimeri in Setecs comprendono:

- Alta precisione: ogni componente viene lavorato con tolleranze strette per garantire perfetta compatibilità e performance nei sistemi industriali.

- Resistenza e durabilità: tecnopolimeri come PEEK e PTFE sono progettati per resistere a pressioni elevate, temperature estreme, e sollecitazioni chimiche, senza perdere la stabilità dimensionale.

- Flessibilità nelle applicazioni: Setecs riesce a personalizzare ogni componente per rispondere a esigenze specifiche del cliente, garantendo soluzioni su misura e tempi di risposta rapidi.

Componenti a disegno customizzati: fresatura di PEEK per applicazioni industriali

Con le nostre fresatrici a 3 e 5 assi, e tornitura CNC, realizziamo componenti customizzati che rispondono alle specifiche esigenze dei clienti, tra cui guarnizioni, snodi, stelle dentate, ingranaggi, giunti e rotori dentati. Ogni pezzo viene progettato su misura, seguendo rigorosi standard di precisione per garantire una performance ottimale nelle condizioni più gravose.

Il nostro processo di fresatura del PEEK prevede l’utilizzo di utensili di ultima generazione che permettono di ottenere tolleranze micrometriche senza compromettere le proprietà del materiale. Questo processo consente la realizzazione di componenti che operano in ambienti ad alte temperature, sistemi a bassa frizione, e applicazioni che richiedono un’elevata resistenza all'usura.

Setecs accompagna le aziende nella scelta del miglior materiale plastico – tramite un protocollo di consulenza – in base all'applicazione concreta e agli obiettivi aziendali. Ogni progetto viene co-progettato insieme, con un occhio alla precisione, uno alla sostenibilità.

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