2.4 Resin Tranfer Moulding e SRIM
2.4.7 Ripetibilità ed affidabilità
La formatura in stampo garantisce un migliore controllo dimensionale rispetto alla tecnologia di manual prepreg lay-up e quindi la realizzazione di forme ripetibili è maggiore, fatto che facilita le successive operazioni di assemblaggio con conseguente riduzione dei costi.
La votazione data è però inferiore rispetto al processo di compression molding in quanto alla ripetibilità delle forme corrisponde una scarsa ripetibilità delle caratteristiche meccaniche. Anche con i migliori sistemi di controllo della procedura di iniezione, i processi di injection molding non possono garantire una ottimale distribuzione uniforme di resina e di vuoti. Da pezzo a pezzo quindi, anche se di geometria ragionevolmente uguale, possono presentarsi grandi differenze di prestazioni meccaniche, il che limita di solito l’utilizzo di parti in RTM ad applicazioni semistrutturali quali pannellature.
Una buona ripetibilità del processo può essere raggiunta solamente dopo un’ampia messa a punto dei parametri di iniezione, quali numero e posizione dei punti di iniezione, legge di andamento della pressione di iniezione, tempo e temperatura del ciclo di cura, che è giustificabile solamente per lotti produttivi medio-alti.
2.4.8
Vincoli di forma
I principali vincoli di forma che rendono i processi di injection molding leggermente inferiori rispetto a quelli di manual prepreg lay-up sono quelli legati alla necessità di estrazione delle parti dagli stampi, e quindi i vincoli di angoli di sformo.
Le tecniche di resin-film infusion o vacuum-infusion possono essere felicemente usate nella real- izzazione di struture di ampie dimensioni con forme semplici quali pannelli e profili aerodinamici.
In injection molding è possibile poi realizzare spessori maggiori rispetto a quanto era possibile fare in manual prepreg lay-up.
Resa estetica
Per quel che riguarda l’RTM i componenti possono essere realizzati con entrambe le facce dello stam- po di buona finitura, in modo da poter ottenere resa estetica su entrambe le facce del pezzo. Vacuum
infusion ovviamente presenterà solamente un lato con buona resa estetica. La natura stessa del pro- cesso non garantisce però rese di qualità comparabili con i processi che fanno uso di preimpregnati. Il fenomeno dell’impregnamento per iniezione non garantisce il riempimento completo degli spazi interfibra e questo può comportare la presenza di antiestetiche macroporosità sulla superficie della parte. Per questo motivo di solito componenti realizzati in injection molding vengono poi rivestiti di uno strato di trasparente e poi verniciati. Non è possibile ottenere l’effetto “Carbon Look” con superfici RTM in vista.
2.4.9
Conclusioni
I processi di injection molding si prestano in modo ottimale nel settore automotive alla realizzazione in media serie di parti semistrutturali quali pannellature e profili aerodinamici. Ad alti investimen- ti di attrezzaggio e macchinari corrispondone una forte riduzione dei costi dei materiali in quanto vengono utilizzati rinforzi secchi, invece che costosi prepreg, con anche conseguente riduzione ed eliminazione di emissioni di VOC. Questo processo impone grande responsabilità nel garantire la qualità dei prodotti in quanto il controllo del processo di iniezione viene ad assumere un ruolo chiave nell’ottenimento delle specifiche prestazionali.
2.5
Vacuum Infusion
[1]
2.5.1
Introduzione
Vacuum Infusion è una tecnica di iniezione di resina e può essere considerata derivante dal resin transfer molding (RTM). Una tecnica ad iniezione di resina generalmente consiste dei seguenti step produttivi:
• Il rinforzo secco è piazzato nello stampo • Lo stampo è chiuso
• La resina fluisce attraverso lo stampo e impregna il rinforzo • Cura della resina
• Lo stampo è aperto ed il prodotto estratto
Un modo per distinguere tra le differenti tecniche di iniezione di resina è come il gradiente di pressione è applicato per spingere la resina a fluire all’interno dello stampo. Nel caso del vacuum infusion il gradiente di pressione è generato dal vuoto creato alla porta di uscita. Il serbatoio della resina all’ingresso è a pressione ambiente, contrariamente alle resine per iniezione di resina (quale l’RTM), in cui il serbatoio della resina è pressurizzato. L’uso del vuoto come guida del fluire della resina ha avuto grande impatto sulle applicazioni tecniche e negli attuali dibattiti su tali processi. Il grande vantaggio dell’uso del vuoto è l’assenza di grandi forze nello stampo. L’RTM standard
richiede l’utilizzo di tooling resistenti e rigidi. Più grande è il pezzo, più difficoltoso e costoso diventa. Questo è il motivo per cui il primo grande successo della vacuum infusion fu nella produzione di pezzi di grandi dimensioni in piccole quantità. Il maggior svantaggio dell’uso del vacuum infusion è la sensibilità alle perdite. Una perdita causata da una non perfetta tenuta dell’ermeticità dello stampo comporterà il fluire di aria dentro lo stampo. Questo spesso comporta la presenza di aree ricche di sacche d’aria nelle parti sottoposte a cura. Nell’RTM una non perfetta ermeticità dello stampo comporterà semplicemente un piccolo spillamento di resina.
Questa tecnologia fu sviluppata negli anni ’70 e ’80 come alternativa ai processi a stampo aperto quali l’hand lay-up e spray-up. Vacuum infusion era considerata una alternativa low-cost. Infatti con poche modifiche gli stampi usati per l’hand lay-up e spray-up potevano essere anche usati per la vacuum infusion.
Vacuum infusion è in uso dagli anni ’60 e nei 20 anni successivi enormi sviluppi del processo produttivo sono maturati, risultando in un grande numero di differenti processi dai nomi esotici de- scritti in letteratura. Molto spesso le informazioni circa gli sviluppi facevano molta attenzione alle piccole differenze tra le varie tecniche designando i nuovi processi con abbreviazioni perticolari, quali VARI (vacuum assisted resin injection), BLIP (bladder infusion process), SCRIMP (Seeman composite resin infusion molding process) e altri.