TECNOLOGIE DI LIQUID MOULDING

•RESIN TRANSFER MOULDING (RTM)

•VACUUM ASSISTED RESIN TRANSFER MOULDING

(VARTM)

•VACUUM INFUSION (SCRIMP)

•LIGHT RESIN TRANSFER MOULDING (LRTM)

Tecniche legate alla produzione di materiali compositi, caratterizzate dal

flusso di una matrice polimerica termoindurente (resina) attraverso un

rinforzo asciutto a base di fibre lunghe (INFUSIONE O FIBRES

WETTING).

Vantaggi dei processi di Liquid Moulding in confronto con le tecnologie a stampo aperto

•Produzione di parti di elevate dimensioni e monolitiche;

•Buon controllo del contenuto di fibre (percentuale in volume);

•Possibilità di usare resine caricate con additivi, quali i ritardanti di fiamma o altri;

•Possibilità di realizzare strutture sandwich ed introdurre inserti;

•Buona finitura su tutte le superfici;

•Buon controllo degli spessori e delle tolleranze dimensionali;

•Tempi di ciclo più brevi rispetto alle tecnologie a stampo aperto;

•Ridotta emissione di VOC (Volatile Organic Compounds).

Resin Transfer Moulding (RTM)

CARATTERISTICHE PRINCIPALI

- Forza motrice: Pressione di Iniezione – Generalmente bassa (≤ 8 bar);

- Processo in stampo chiuso;

- Sono utilizzate molte tipologie di fibre e configurazioni per i rinforzi;

- Possono essere utilizzati anche pre-impregnati;

- Grado d’automazione elevato ⇒ buona produttività e bassi costi;

- Quasi totale assenza di operazioni di rifinitura;

- Buona qualità superficiale;

- Frazione in volume di fibre controllabile;

- Possono essere integrati nelle parti prodotte degli inserti (anche metallici), nervature e materiali d’anima;

- Bassi costi di impianto e di attrezzature.

VANTAGGI DELLA TECNICA RTM

ASPETTI CRITICI DELLA TECNICA RTM

- Impregnazione delle fibre;

- Evoluzione della viscosità e flusso della resina;

- Tempi di riempimento;

- Linee di saldatura

Vacuum Assisted Resin Transfer Moulding (VARTM)

CARATTERISTICHE PRINCIPALI

•Pressione in cavità inferiore ad 1 atmosfera;

•Forza motrice: Pressione di iniezione + vuoto all’interno delle cavità;

•Utilizzo di strumenti leggeri e flessibili: Risparmio economico;

•Migliore impacchettamento delle fibre rispetto al processo RTM.

Light Resin Transfer Moulding(LRTM)

Punto di risucchio

Input delle Resina

Canale iniziale di flusso Rinforzo

CARATTERISTICHE PRINCIPALI

•Forza motrice: Gradiente di pressione tra l’interno dello stampo (Pcavity<< Patm) e le regioni esterne (Pout= Patm);

•Basse pressioni (max 1 bar);

•Uso di strumenti molto leggeri e flessibili - Controstampo in vetroresina;

•Vuoto applicato nella zona centrale;

•L’iniezione avviene da un canale che si trova sul bordo dello stampo;

•Si ottengono laminati privi di vuoti.

VACUUM INFUSION O SCRIMP (Seeman’s Composite Resin Infusion Molding Process)

CARATTERISTICHE PRINCIPALI

•Si usano un semistampo ed un sacco da vuoto come contro-stampo;

•La resina viene aspirata per effetto del vuoto applicato;

•Nello SCRIMP sono brevettati i mezzi di distribuzione della resina

•Possono essere prodotte componenti di grandi dimensioni e con forme anche complicate.

Caratteristiche fondamentali dei mezzi di distribuzione di resina

- Elevata permeabilità, soprattutto quando si applica il vuoto; - Mezzi “traspiranti” che diffondono sia il vuoto sia la resina e agiscono da membrana flessibile compattando il rinforzo per azione del vuoto;

Mezzi esterni Mezzi interni

MATERIALI UTILIZZATI

Resine Termoindurenti

1) Poliestere Insature

Caratteristiche generali: - Vasto campo di applicazione

- Modeste proprietà meccaniche e termicheProprietà UPR rigide UPR resilienti UPR flessibili

Resistenza a flessione (MPa) 115 110 -

Modulo a flessione (GPa) 4.76 2.76 -

Resistenza a trazione (MPa) 72.4 48.3 9.38

Deformazione a rottura (%) 1.8 8 65

Resistenza a compressione (MPa) 155 212 -

Resistenza a impatto Izod (N*m/m) 21.4 26.7 80.1

Assorbimento umidità 24h (%) 0.21 0.23 0.4

HDT (°C) 90 60 -

Densità (g/cm3) (liquido ÷ solido) 1.13 ÷ 1.22 1.14 ÷ 1.22 1.11 ÷ 1.05

CTE (cm/cm*°C) 6.3*10-5 - -

2) Epossidiche

Caratteristiche generali: - Alta performance meccanica e termica

Proprietà EPON 828/MPDA DEN 438/MDA ERLA 2772/MPDA

Composizione 100/14.6 100/28 100/14

Resistenza a trazione (MPa) 69 ÷ 90 66 88

Modulo a Trazione (GPa) 3.17 3.10 3.24

Allungamento a rottura (%) 2.50 ÷ 6.50 3.10 3.20

Resistenza a compressione (MPa) 128 - 137

Modulo a compressione (GPa) 2.83 - 3.00

Deformazione a compressione (%) - - 11.0

Resistenza a flessione (MPa) 141 134 -

Modulo a flessione (GPa) 3.24 2.97 -

Allungamento a flessione (%) - 6.4 -

3) Altre resine meno utilizzate

3.1) Vinilestere: Come le poliestere, ma con superiori proprietà meccaniche e maggiore deformabilità (Resine vinilestere a base epossidica).

3.2) Fenoliche: Usate insieme alle fibre di vetro offrono una straordinaria resistenza alla fiamma;

Alta temperatura di lavoro;

3.3) Bismaleimidiche: Utilizzate per compositi ad alta performance, soprattutto termica;

Impiego a temperature superiori a 180°C.

Caratteristica comune a tutte le resine da infusione

•Bassa viscosità < 0.8 Pa*s

Rinforzi

1) Fibra di Carbonio

Caratteristiche meccaniche: Modulo: 200 GPa ÷ 1035 GPa

Densità: 1.5 g/cm3 ÷ 2.1 g/cm3

Resistenza: 3.5 GPa ÷ 5.6 GPa

Vantaggi: Alto modulo e bassa densità;

CTE pressochè trascurabile;

Alta resistenza a fatica.

Svantaggi: Fragilità e conducibilità elettrica;

Alti costi.

2) Fibre aramidiche - Kevlar

Caratteristiche meccaniche: Modulo: 112 GPa ÷ 150 GPa

Densità: 1.4 g/cm3

Resistenza: 3.6 GPa

Vantaggi: Alto modulo, alta resistenza (impatto) e bassa densità;

Alta resistenza meccanica e stabilità termica;

Svantaggi: Assorbimento acqua;

Alti costi;

Sensibilità agli UV.

3) Fibra di vetro: E-Glass ⇒ Basso costo e modeste proprietà meccaniche;

S-Glass ⇒ Buone proprietà meccaniche;

C-Glass ⇒ Buona resistenza chimica;

Caratteristiche meccaniche: Modulo: 72 GPa ÷ 87 GPa

Densità: 2.5 g/cm3

Resistenza: 3.4 GPa ÷ 4.3 GPa

Vantaggi: Buona resistenza e bassa conducibilità;

Bassi costi;

Svantaggi: Basso modulo;

Alta densità.

4) Altre fibre

4.1) Inorganiche: Boro ⇒ Costose, alta temperatura di lavoro;

⇒ Alto Modulo: 400 GPa.

Allumina ⇒ Costose e pesanti;

⇒ Alto Modulo: 379 GPa.

4.2) Organiche: Polietilene a catena estesa ⇒ Bassa temperatura di utilizzo;

⇒ Alta resistenza;

⇒ Scarsa compatibilità con le matrici.

Polipropilene ⇒ Usate solo pere il rinforzo del PP.

Nylon ⇒ Assorbimento d’acqua;

⇒ Basso modulo e resistenza paragonabile a quella della fibra di vetro.