Le tecnologie più diffuse per la lavorazione del carbonio

Sottile, leggera e resistente: sono queste le tre caratteristiche che hanno favorito l’utilizzo della fibra di carbonio in diversi settori industriali.

Questo materiale viene solitamente utilizzato per la produzione e lavorazione dei materiali compositi, costituiti da matrice di resina e fibra di carbonio appunto, per rendere la struttura più resistente.

Leggerezza e resistenza sono inoltre le due qualità che hanno permesso alla fibra di carbonio di trovare ampio spazio nel settore dell’automotive, del racing, aeronautico e spaziale.

Tra le numerose tecnologie che permettono di realizzare manufatti in carbonio quelle più diffuse sono la tecnica RTM e la tecnica della laminazione e autoclave.

Lavorazione carbonio: la tecnica della laminazione nella lavorazione del carbonio

La tecnica della laminazione viene solitamente utilizzata quando la fase di progettazione e realizzazione del modello sono giunte al termine ed è arrivato il momento di intervenire sul modello degli strati di pre-preg per stampi.

È bene ricordare che con il termine pre-preg ci riferiamo a tutti quei materiali compositi pre-impregnati e fibrorinforzati che contengono già un materiale matrice (solitamente la resina epossidica).

Il futuro stampo, ovvero l’insieme costituito dal modello e dagli strati, viene messo in un sacco dal quale viene eliminata completamente l’aria.

La cottura in autoclave per la polimerizzazione del carbonio

Da questo momento inizia la fase di cottura in autoclave: questa tecnica viene impiegata per la polimerizzazione dei materiali compositivi e della fibra di carbonio ed è considerata la miglior scelta per gli alti standard qualitativi e meccanici che è in grado di garantire.

L’autoclave è di fatto un dispositivo dotato di chiusura ermetica al cui interno, tramite controlli digitali da remoto, è possibile gestire i livelli di temperatura, vuoto e pressione per ottenere la polimerizzazione della resina.

Pressione, temperatura e vuoto vengono gestiti in momenti diversi del processo di polimerizzazione:

• durante le fasi di riscaldamento, mantenimento e raffreddamento il focus è rivolto alla temperatura;
• durante le fasi di pressurizzazione, mantenimento e scarico attraverso delle valvole pneumatiche viene regolarizzata la pressione;
• la condizione di vuoto spinto viene mantenuta per facilitare l’uscita dell’aria residua presente tra gli strati di resina e tessuto creati precedentemente.

Durante l’intero procedimento il pezzo rimane protetto e sigillato nel suo sacchetto per evitare danneggiamenti o altri problemi.

Durante questo processo di lavorazione del carbonio il raggiungimento della temperatura ideale viene influenzato dallo spessore della resina utilizzata: quando questo supera i 10 mm durante la fase di riscaldamento vengono effettuate delle soste (definite in gergo tecnico stasi) così da rendere uniforme la temperatura su tutto il componente oggetto di lavorazione.

Una volta raggiunta la polimerizzazione si procede con l’estrazione del manufatto in carbonio dallo stampo utilizzando una strumentazione ad hoc: tutti i pezzi vengono visionati e vengono eseguite tutte quelle misurazioni necessarie per verificare che il prodotto finale ottenuto rispecchi nel complesso il progetto.