Riassunto analitico
Negli attuali tempi, l’impiego dei materiali compositi sta sperimentando una crescente diffusione, grazie alle loro straordinarie proprietà meccaniche e al loro ridotto peso specifico. Se inizialmente erano principalmente adoperati nell’ambito aerospaziale, ora stanno trovando applicazioni sempre più ampie nei settori dell’automotive, dello sport, della medicina, della nautica e delle costruzioni civili.
Le tecniche di produzione dei componenti in composito sono diverse, ma la maggior parte di esse richiede l’uso di stampi. La progettazione e la manutenzione degli stampi sono essenziali. Dal punto di vista realizzativo, è fondamentale garantire che i componenti possano essere rimossi dallo stampo, evitando quindi sottosquadri e assicurando opportuni angoli di sformo. Di solito, gli stampi sono realizzati in alluminio, acciaio o materiali compositi a fibra lunga, e sono progettati per sopportare numerosi cicli produttivi. La scelta del materiale per lo stampo influisce su diversi aspetti della progettazione, come la viscosità, la temperatura del processo e il coefficiente di dilatazione termica del materiale. Inoltre, la selezione del materiale è anche influenzata dalla geometria dei componenti da realizzare: in molte situazioni, la geometria presenta particolari sfaccettature che rendono difficile l’estrazione dei componenti dallo stampo, soprattutto quando si devono produrre componenti cavi, come ad esempio condotti. In questi casi, può essere vantaggioso utilizzare materiali solubili.
Nell'ambito del seguente progetto di tesi, si è valutato dettagliatamente il processo di progettazione di un componente specifico da realizzare in composito rinforzato con fibra di carbonio (CFRP); il componente in questione è un “Rear heat shield”. Il percorso inizia con un’analisi approfondita della matematica e la considerazione dei vari vincoli di progettazione, tra cui lato dello stampo, il numero dei cicli produttivi e l’analisi dell’estrazione del componente dallo stampo.
In seguito, due diverse soluzioni sono state valutate, ciascuna con vantaggi e svantaggi: la prima proponeva uno stampo con parti in alluminio e parti in acciaio, mentre la seconda proponeva uno stampo ibrido con componenti in alluminio e parti realizzate in materiale solubile mediante stampa 3D. Dopo un’attenta valutazione, la soluzione preferita è risultata essere quella con le parti solubili e scomposizioni in alluminio. Nella successiva fase, sono stati definiti e valutati tutti i parametri di stampa, tenendo conto anche delle specifiche fornite dal fornitore del materiale. Infine, il progetto si conclude con la creazione di un workflow che mira ad estrarre l’aspetto progettuale dello stampo in questione e a generalizzarlo in modo da poter essere applicato a diverse matematiche
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