Nel mondo dell’automotive e del Racing, il settore principale in cui operano Modelleria Modenese e PAN Compositi, il carbonio è uno dei materiali maggiormente utilizzati; prima di addentrarci a parlare di tecniche produttive, spieghiamo in breve di cosa si tratta.
La fibra di carbonio è un materiale con una struttura molto sottile, impiegato come rinforzo nella realizzazione di materiali compositi, così chiamati in quanto sono costituiti da due o più materiali, che in questo caso sono le fibre di carbonio e una matrice in resina.
Le materie prime utilizzate per la produzione delle fibre di carbonio sono essenzialmente due: la fibra di poliacrilonitrile, PAN e la pece, anche detto pitch, un residuo ottenuto dalla distillazione del catrame o del petrolio.
Grazie alla sua leggerezza e resistenza, la fibra di carbonio è diventata, come detto in precedenza, il materiale d'eccellenza per il mondo dell’automotive e del racing, nel tempo affermandosi anche nel settore aeronautico e spaziale.
Quali strumenti di lavorazione si utilizzano?
Modelleria Modenese e PAN Compositi sono specializzati nella lavorazione di materiali compositi utilizzando la tecnica della laminazione ed autoclave, di cui si parlerà più avanti nell’articolo.
Come si realizza uno stampo in carbonio?
È bene precisare che Modelleria Modenese realizza sia il modello da cui trarre lo stampo e le successive (ed eventuali) fasi di lavorazione meccanica sui particolari.
Prendendo in considerazione la lavorazione dello stampo, si procede a realizzare il progetto CAD dello stesso poi direttamente alla messa in produzione.
Il modello originale di partenza deve essere di alta qualità dimensionale per ottenere successivamente uno stampo perfetto.
Dopo aver terminato la progettazione e realizzazione del modello, si passa al processo di laminazione sul modello stesso degli strati di pre-preg specifico per stampi. L’insieme modello+strati (il futuro stampo), viene inserito successivamente in un sacco, dal quale viene estratta l’aria.
La cottura in autoclave
Esistono diversi metodi per la lavorazione e polimerizzazione dei materiali compositi e della fibra di carbonio. Uno tra i migliori è sicuramente il processo in autoclave, che garantisce gli standard qualitativi e meccanici più elevati.
Possiamo definire l'autoclave come un dispositivo avente chiusura ermetica, con temperatura, pressione e vuoto (controllati in modo digitale ed in remoto), con la funzione di far polimerizzare la resina attraverso il calore e la pressione.
La temperatura è controllata in fase di riscaldamento, mantenimento e raffreddamento. La pressione viene regolata in fase di pressurizzazione, mantenimento e scarico grazie alle valvole pneumatiche.
In questa fase il pezzo è protetto e sigillato in appositi sacchi, poi viene mantenuto sotto vuoto “spinto” per agevolare l'uscita dell'aria rimasta bloccata tra gli strati di tessuto e resina delle fasi precedenti.
Il tempo necessario al raggiungimento della temperatura ideale del ciclo è dato dallo spessore e dalla resina utilizzata; quando lo spessore complessivo supera i 10mm, è consigliabile effettuare delle soste (stasi) durante il riscaldamento per uniformare la temperatura su tutto il componente da realizzare.
Estrazione e manualità
Ottenuta la polimerizzazione, si continua con l’estrazione del particolare dal modello/stampo. Essa avviene mediante l’utilizzo di strumenti manuali e i particolari vengono controllati sia visivamente che con strumenti di misura, utili a verificare che il particolare prodotto sia conforme alla progettazione iniziale.
Infine il manufatto viene portato a disegno.
Nell’immagine sottostante si può vedere il prodotto finito.
