Tecnologia ibrida per la funzionalizzazione di profili cavi

Una nuova tecnologia ibrida di Lanxess consente di funzionalizzare i profili cavi in metallo con composti plastici sulle presse a iniezione convenzionali. Il suo impiego permette di ottenere componenti compositi plastica-metallo con rigidità a torsionale e resistenza superiori a quelle ottenibili con altre tecnologie per la funzionalizzazione dei profili cavi.

"La tecnologia ibrida a profilo cavo è ora progredita a un livello così avanzato che abbiamo intrapreso una varietà di progetti di sviluppo con i clienti e abbiamo già raggiunto la fase di prototipo per alcuni di essi", ha affermato Matthias Theunissen, esperto di progettazione leggera presso Lanxess. Le potenziali applicazioni nell'industria automobilistica includono traversa della plancia, bielle di accoppiamento, stabilizzatori ed elementi dei sedili. Inoltre, la nuova tecnologia potrebbe essere utilizzata anche per produrre bastoni da sci ed escursionismo e componenti per l'arredamento e l'industria delle costruzioni.

La nuova tecnologia ibrida a profilo cavo è un ulteriore sviluppo della "tradizionale" tecnologia composita plastica-metallo che utilizza la lamiera. Il suo punto di forza consiste nella produzione con tempi di ciclo brevi, caratteristici dello stampaggio a iniezione su larga scala. Di conseguenza, il processo di produzione risulta efficiente ed economico. Non c'è bisogno di unità ausiliarie o di attrezzature complesse, il che aiuta a contenere l’investimento. Il fatto che possano essere utilizzati profili cavi a prezzi ragionevoli con variazioni dimensionali relativamente grandi aiuta a rendere il processo vantaggioso dal punto di vista economico.

"Con l'aiuto di una gestione delle tolleranze innovativa, possiamo evitare che profili di quel tipo danneggino lo stampo o causino perdite nella cavità di stampaggio a iniezione, per esempio", ha commentato ancora Theunissen. Quando i profili cavi a parete sottile sono sovrastampati con plastica fusa, nella cavità si raggiungono pressioni elevate, spesso superiori a 400-500 bar. Di conseguenza, c’è un alto rischio che i profili si deformino o collassino. "Abbiamo ottimizzato il processo in modo che i profili resistano alle pressioni che si raggiungono e senza supporti interni", ha spiegato Theunissen.

Per la tecnologia ibrida a profilo cavo, Lanxess offre tipi di poliammide 6 altamente rinforzati come Durethan BKV60H2.0EF DUS060, che ha un contenuto di fibra di vetro corta pari al 60%. Con la loro elevata resistenza e rigidità, questi compound migliorano ulteriormente le prestazioni dei componenti corrispondenti. In uno studio di simulazione, Lanxess ha esaminato come l'utilizzo di compound ripaga nella progettazione di una traversa plancia per auto. "Il componente può essere progettato con un peso di circa il 30% inferiore rispetto a una struttura interamente in acciaio, offrendo al contempo migliori prestazioni meccaniche per alcuni aspetti", ha proseguito Theunissen. Sono stati calcolati i casi di carico tipici e le proprietà dei componenti, come il comportamento alle vibrazioni e la rigidità del volante in direzione della gravità. "Il componente sottolinea anche l'enorme potenziale della tecnologia nell'integrazione di funzioni che riducono i costi. Lo stampaggio a iniezione diretta è stato utilizzato, per esempio, per i collegamenti al montante A, così come per i supporti per il piantone dello sterzo, il cruscotto, le unità di climatizzazione e gli airbag”, ha aggiunto Theunissen.

Lanxess ha sviluppato nuovi modelli di calcolo per la tecnologia ibrida a profilo cavo basati su strumenti di simulazione che si sono dimostrati efficaci per anni nella tecnologia ibrida "classica". Questi consentono una previsione precisa del processo di produzione e della qualità della connessione tra metallo e plastica. "Con questi strumenti, possiamo, per esempio, prevedere con precisione le sollecitazioni massime a cui gli ibridi a profilo cavo resisteranno e quale sarà il punto di rottura. Portiamo questa esperienza nella collaborazione con i nostri clienti", ha concluso Theunissen. Un campione di prova realizzato con la nuova tecnologia è stato utilizzato per convalidare la simulazione. Per supportare i risultati della simulazione sono stati effettuati test approfonditi su componenti reali per casi di carico statici e dinamici.