Laminazione fibra di carbonio: sostituzione di stampi in metallo con materiali compositi

Laminazione del carbonio con la stampa 3D industriale: scarica il documento!

L’impiego di materiali compositi come le fibre di carbonio, in grado di combinare proprietà chimico-fisiche tipiche dei materiali tradizionali quali leghe metalliche, ceramiche e polimeri, è sempre più frequente in ogni settore industriale. Ciò è particolarmente vero in ambito aeronautico e spaziale, dove la necessità di componenti strutturali a peso contenuto alimenta la ricerca e lo sviluppo di soluzioni ottimizzate dal 1937.

Le proprietà finali di tali materiali dipendono strettamente dalle fasi costituenti, dalle loro quantità relative e dalla geometria delle fasi disperse, ossia forma, dimensione, distribuzione e orientamento degli elementi di rinforzo. Oggi, il composito di maggiore impiego è la fibra di carbonio in matrice di resina, connubio di basse densità e ottime caratteristiche meccaniche quali rigidezza e resistenza ad abrasione, fatica e impatto.

Laminazione della fibra di carbonio: il metodo tradizionale

La fibra di carbonio viene impiegata in forma di laminato nei velivoli destinati all’uso militare e civile, costituendo più del 50% della struttura degli aerei più avanzati realizzati dai due principali costruttori sul mercato (Boeing 787 e Airbus A350).

I metodi di laminazione del carbonio prevedono il trattamento delle “pelli” (fogli di carbonio impregnati di resina) e il conferimento della forma desiderata con l’ausilio di uno o più stampi da parte di un operatore, per poi concludersi con la stimolazione della polimerizzazione delle resine in autoclave.

Rimpiazzo di stampi metallici con elementi polimerici nella laminazione della fibra di carbonio

Visti i recenti progressi della manifattura additiva, un’azienda attiva nell’industria dell’aviazione ha sperimentato l’introduzione della tecnologia di stampa 3D Roboze nel processo di laminazione manuale della fibra di carbonio per componenti aerospaziali. L’applicazione indagata riguarda il rimpiazzo degli stampi metallici tradizionali, spesso correlati ad alti costi e a lunghi tempi di lavorazione con macchine CNC, con elementi polimerici (Roboze Carbon PA PRO e Carbon PEEK) per la produzione di montanti e giunti di trave per l’assemblaggio del telaio della chiglia di un aereo di linea.

Data la natura artigianale del processo di laminazione della fibra di carbonio, che comporta necessariamente volumi produttivi contenuti, la soluzione di stampa 3D industriale di Roboze ha apportato notevole flessibilità progettuale e convenienza economica rispetto al sistema tradizionale, abbattendo tempi e costi associati.

Entrambi gli stampi sono stati impiegati con successo per il processo di formatura a caldo (Carbon PA PRO) e di cura in autoclave (Carbon PEEK), garantendo proprietà meccaniche, termiche e di autolubrificazione adeguate.

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