Elementi in materiale composito per il riscaldamento stampi

A JEC World 2026 (Parigi, 10-12 Marzo), Cannon presenta Nexus, un sistema di nuova generazione che integra stampo con elementi in materiale composito, termoregolazione e controlli avanzati. Un approccio innovativo al controllo della temperatura dello stampo che accresce l’efficienza fino al 25% rispetto alle soluzioni tradizionali, aprendo a una nuova ottimizzazione del processo. Il risultato consiste in una significativa riduzione dei tempi di ciclo, un miglioramento della qualità dei manufatti e nella possibilità di diminuire l’impiego di materia prima. Progettato inizialmente per applicazioni PUR RIM (Reaction Injection Molding), Nexus è adatto anche a numerosi altri processi basati su materiali termoindurenti.

La tecnologia Nexus sfrutta le proprietà fisiche dei materiali compositi non solo come rinforzo strutturale, ma anche come elementi riscaldanti integrati direttamente nello stampo. Ciò consente incrementi di temperatura estremamente rapidi, fino a 30 °C al minuto, oltre a un controllo molto più preciso e localizzato rispetto ai sistemi basati su fluidi termici. All’interno dello stampo è possibile creare aree termiche differenziate, separate da gradienti di pochi millimetri. Questa caratteristica risulta particolarmente utile nei processi in cui la cinetica chimica del materiale deve essere modulata con grande precisione. La natura dei compositi permette inoltre di progettare stampi con proprietà “su misura”, calibrando la velocità di riscaldamento, la conducibilità trasversale o la distribuzione del calore in funzione delle esigenze del pezzo da produrre.

“Nello stampaggio dei termoindurenti, la gestione del calore è un fattore cruciale per ottenere qualità costante, tempi ciclo competitivi e processi energeticamente sostenibili”, ha dichiarato Andrea Castelnovo, Technology and R&D Manager di Cannon Tipos. “Le tecnologie tradizionali, basate su stampi metallici e fluidi termici, hanno raggiunto un limite fisiologico. Anche quando ottimizzate, raramente superano il 75% di efficienza energetica e introducono un’inerzia termica che influenza l’intero processo produttivo. Queste considerazioni hanno portato allo sviluppo di Nexus, che offre un approccio completamente nuovo al controllo della temperatura dello stampo, basato sulle proprietà intrinseche dei materiali compositi. L’obiettivo era semplice in teoria ma rivoluzionario nella pratica: riscaldare solo ciò che è necessario, nel minor tempo possibile, riducendo al minimo sprechi e dispersioni energetiche”.

Lo sviluppo del sistema Nexus ha richiesto oltre dieci anni di sperimentazione, iniziata nel 2015 con l’obiettivo di migliorare l’efficienza dei processi RIM e HP-RTM. Poiché la letteratura sull’uso dei materiali compositi come elementi riscaldanti era limitata, Cannon ha condotto una serie di test elettrici e termici interni per comprenderne a fondo il comportamento. Sulla base dei dati raccolti è stato quindi sviluppato un modello matematico per simulare il funzionamento di uno stampo composito con riscaldamento integrato.

Ancora prima della realizzazione del primo prototipo Nexus, sono state prodotte piastre composite basate sullo stesso principio. Queste hanno permesso di confrontare simulazioni e risultati reali, ottimizzare la disposizione dei riscaldatori e definire la corretta sequenza dei materiali. Il passo successivo è stato lo sviluppo di uno stampo dimostrativo progettato per replicare le condizioni operative di un processo RIM per schiume poliuretaniche. I test sul campo hanno confermato i risultati teorici: la qualità dei manufatti ottenuti è risultata equivalente a quella delle tecnologie più consolidate, mentre il consumo energetico è stato abbattuto di oltre il 70%. Inoltre, il tempo necessario per portare lo stampo in temperatura è stato drasticamente ridotto, da circa un’ora a circa otto minuti.

Nexus è allineato con l’Obiettivo di Sviluppo Sostenibile 12 delle Nazioni Unite, dedicato a consumo e produzione responsabili, offrendo ai produttori la possibilità di regolare con precisione le temperature per massimizzare l’espansione del materiale e le prestazioni di reazione. Il sistema riduce l’uso di materia prima e i tempi ciclo ed elimina i fluidi termici pericolosi dal processo; ciò consente di semplificare l’infrastruttura energetica dell’impianto, eliminando la necessità di complessi sistemi di riscaldamento e tubazioni.