Tecnologia dei materiali a memoria di forma

I materiali a memoria di forma rappresentano una classe di materiali metallici dalle inusuali proprietà meccaniche. In particolare la loro caratteristica principale è quella di essere in grado di recuperare una forma macroscopica preimpostata per effetto del semplice cambiamento della temperatura o dello stato di sollecitazione applicato.

CENNI STORICI
La prima scoperta del fenomeno “shape memory” risale al 1932 grazie agli studi di Chang e Read: essi notarono la reversibilità della trasformazione nella lega AuCd tramite osservazioni metallografiche e variazioni nella resistività.
Solo nel 1962 l’effetto fu scoperto nella lega NiTi ad opera di Buehler, e fu da allora che iniziò la ricerca vera e propria sulla metallurgia e le applicazioni pratiche di questa classe di materiali.
Successivamente furono analizzate molte altre leghe che presentassero le proprietà “shape memory” ma tra tutte, le più interessanti ed utili dal punto di vista applicativo si sono rivelate quelle del gruppo NiTi e le leghe del Cu.
titanio
reme
nikel

CARATTERISTICHE MATERIALI MEMORIA DI FORMA
Questi materiali rappresentano una classe di materiali metallici dalle inusuali proprietà meccaniche. In particolare la loro caratteristica principale è quella di essere in grado di recuperare una forma macroscopica preimpostata per effetto del semplice cambiamento della temperatura o dello stato di sollecitazione applicato.
Inoltre è presente una trasformazione di fase a stato solido che prende il nome di trasformazione martensitica termoelastica. Tra le numerose proprietà di questa trasformazione una appare particolarmente utile ed è quella legata alla particolare struttura cristallina della fase ultima (detta appunto martensite). Essa consiste in una fitta disposizione di piani cristallini specularmene disposti l’uno rispetto all’altro e dotati di un’elevatissima mobilità relativa.
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Un ulteriore interessante proprietà delle trasformazioni martensitiche termoelastiche è legata alla possibilità di far avvenire la trasformazione non solo variando la temperatura ma anche mediante l’applicazione di un opportuno stato di sollecitazione in condizioni adeguate di temperatura.
Nel corso della deformazione imposta il materiale forma progressivamente la struttura martensitica e questa istantaneamente si deforma permettendo di nuovo di accomodare grandi deformazioni senza danneggiare in maniera permanente la struttura cristallografica del materiale.
Tale procedura viene condotta in un intervallo di temperature in cui la martensite formatasi non potrebbe esistere nel momento in cui la forza esterna viene rimossa, essa si trova in una condizione di instabilità termodinamica e tende a ritrasformarsi istantaneamente promuovendo un immediato recupero di forma prescindendo quindi dalla fase di riscaldamento.
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Quello che succede fenomenologicamente è che il materiale recupera immediatamente la forma iniziale dando l’impressione di una notevole elasticità. A tale proprietà si dà il nome di superelasticità in quanto l’effetto complessivo è quello di un materiale che accetta notevoli deformazioni ed immediatamente recupera la sua forma iniziale. Questa proprietà dei materiali a memoria di forma ha trovato diverse applicazioni anche grazie alla maggiore semplicità di impiego che prescinde dalla necessità di riscaldare e/o raffreddare il materiale.
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LEGHE Ni-Ti
Le più importanti e diffuse tra le leghe a memoria di forma sono senz’altro quelle che contengono il composto binario intermetallico NiTi, a cui è possibile addizionare molti elementi in lega al fine di modificare le proprietà comportamentali del sistema, a seconda degli scopi previsti. Altri elementi usati comunemente sono: ferro e cromo per abbassare la T di trasformazione.
La classica stechiometria delle leghe NiTi prevede circa uguale quantità di Ni e Ti: tale lega è nota come “NITINOL” e possiede ottime proprietà sia di memoria di forma che di superelasticità.
Tale composto possiede inoltre le caratteristiche tali da poter essere attivato elettricamente per effetto Joule: ovvero quando una corrente elettrica lo attraversa, si genera sufficiente calore da indurre la trasformazione di fase.
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COME VENGONO LAVORATI I MATERIALI Ni-Ti
I materiali NiTi vengono sottoposti a lavorazioni a caldo (forgiatura, laminazione a caldo, ecc.) seguite da una serie di trattamenti a freddo e, successivamente, ancora a caldo (ciclo termico) variabili a seconda degli scopi che si vogliono perseguire: miglioramento della deformabilità della fase martensitica, maggior resistenza della fase austenitica, grado di superelasticità, conferimento e recupero di una forma (parziale o totale), meccanismo di memoria di forma a due vie, proprietà delle superfici. Molto spesso è necessario conferire una forma particolare ai pezzi in NiTi. In pratica si forza il pezzo in uno stampo della forma desiderata e si procede con il trattamento termico. In generale sono sufficienti temperature di circa 400°C e pochi minuti per impostare una forma; si procede con un raffreddamento rapido tramite tempra in acqua o in aria.
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PROGETTO ESEGUITO CON LEGHE Ni-Ti
Proposta: realizzazione di frangisole a movimento termico, cioè capaci di cambiare orientamento a seconda della temperatura assorbita. Lo schema tecnologico è molto intuitivo e ed estremamente efficace: si compone di un telaio metallico su cui sono fissate due molle in lega di Ni-Ti, la molla A e la molla B (vedere figura). La molla superiore (A) subirà una trasformazine martensitica termoelastica mentre la molla inferiore (B) si trova nell’intervallo di temperatura in cui acquista la proprietà di superelasticità. Alle due molle è fissato un frangisole che è libero di muoversi per mezzo di una cerniera (vedi figura).
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PRIMA FASE
Ci troviamo ad una temperatura inferiore ai 40 gradi. La molla A si trova al di sotto della sua temperatura di recupero di forma e viene deformata dalla molla B che, trovandosi nella condizione di superelasticità, mantiene la forma stabilita dallo stampo di fabbricazione. La situazione (vedi figura) è che il frangisole assume una posizione orizzontale, la molla che garantisce questa configurazione è la B.
SECONDA FASE
Arriviamo ora a 40 gradi. La molla A subisce la trasformazione martensitica e comincia il recupero della forma stabilita nella fase di fabbricazione. Facendo ciò incomincia ad esercitare una forza sulla molla B che, essendo di sezione minore, comincia lentamente a deformarsi trovandosi nella fase austenitica. La situazione (vedi figura) è che il frangisole assume una posizione inclinata con un angolo che decideremo in funzione della posizione geografica dell’allestimento. Tutto verrà realizzato semplicemente modificando lo stampo della molla A.
RITORNO
Con il riabbassarsi della temperatura la molla A perde di nuovo la sua forma sotto l’influsso della spinta della molla B. Il frangisole ritorna nella posizione orizzontale.
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STUDI E PROPOSTE SULL’UTILIZZO DEI MATERIALI A MEMORIA DI FORMA
PROGETTO NANOTECH
Il progetto NAIMO prevede bottiglie “intelligenti” che avvertono il consumatore sul loro contenuto, abiti con chip che monitorano la salute, schermi flessibili per apparecchi informatici, che si arrotolano e stanno in una borsa.
Naimo ha l’obiettivo di sviluppare materiali organici intelligenti e processi di fabbricazione accuratissimi, ma al tempo stesso semplici, economici e a basso impatto ambientale;questo studio verte alla realizzazione di dispositivi elettronici ed opto-elettronici, circuiti, memorie e nuovi materiali nanostrutturati funzionali.
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I TRASPORTI DEL FUTURO
Nell’era dell’informazione, le tecnologie che trasformano la nostra esistenza non sono la tecnica dei razzi e l’astronautica, ma i microcircuiti e i software: le attività spaziali recitano solo una parte secondaria. Il volo spaziale muterà nel prossimo secolo, ma la tecnologia è già abbastanza avanzata da permetterci di fare supposizioni su dove si arriverà entro il 2100. Per i veicoli spaziali sono stati proposti svariati sistemi di propulsione, cinque dei quali – nucleare, solare, laser, con acceleratori a vela solare e a presa dinamica – rappresentano grandi promesse tecnologiche.
Nello spazio la propulsione solare sarà vincente perché permette di spingersi tanto lontano, per velocità, efficienza ed economia, quanto è consentito dalle leggi della fisica. Quelli solari sono motori economici e universali, adatti al trasporto di carichi in tutto il sistema solare (anche se presentano dei limiti). Questa flessibilità non significa che gli altri sistemi di propulsione non saranno necessari. Per lanciare veicoli nello spazio avremo ancora bisogno di propulsori chimici o razzi ad alta spinta più efficienti.15
MEDICINA
La terapia genica costituirà la rivoluzione del futuro, giacché l’introduzione di geni selezionati nella cellula del paziente potrebbe curare o alleviare la stragrande maggioranza delle malattie, comprese molte di quelle che finora hanno resistito a ogni tipo di trattamento.
La ricerca vuole introdurre i geni correttivi dentro cellule danneggiate, i ricercatori hanno sviluppato diversi metodi per il trasporto del materiale genetico. Per il prossimo decennio è probabile che l’introduzione di geni selezionati sia realizzato soltanto su cellule somatiche, che rappresentano tutti i tipi cellulari eccettuati gli spermatozoi, le cellule uovo e i loro precursori; l’alterazione genetica delle cellule somatiche interessa soltanto il paziente soggetto al trattamento.13
ENERGIA SOLARE
Le proiezioni indicano che per il 2025 la domanda mondiale di combustibile e di elettricità aumenterà notevolmente.
Una tecnologia solare più sofisticata e più diffusa avrà un impatto benefico rendendo meno gravosi i problemi dell’inquinamento atmosferico e del cambiamento climatico globale. Le tecnologie solari potrebbero consentire ai paesi in via di sviluppo di saltare una generazione di infrastrutture e di acquisire direttamente una risorsa che non contribuisca al riscaldamento globale o che non provochi in altro modo compromissioni ambientali.
I paesi sviluppati, dal canto loro, potrebbero trarre vantaggi dall’esportazione di queste tecnologie. Le tecnologie solari avanzate necessiteranno di aree meno estese di terreno rispetto alle coltivazioni di biomassa: la fotosintesi cattura normalmente meno dell’1% della luce solare disponibile, ma le moderne tecnologie solari sono in grado, almeno in laboratorio, di raggiungere efficienze del 20-30%. Con efficienze simili, un paese come gli Stati Uniti potrebbe soddisfare la sua attuale domanda energetica dedicando alla raccolta di energia solare meno del 2% della sua superficie.16

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Proprietà della materia

1. UNITA’ DI MISURA
L’unità di misura è una quantità prestabilita di una grandezza fisica definita e adottata per convenzione o per legge e utilizzata come termine di riferimento per la misura di grandezze della stessa specie. Ogni altro valore di una grandezza fisica può essere espresso tramite multipli o sottomultipli della sua unità di misura.
Il sistema internazionale di unità, indicato con la sigla “SI”, è il sistema di unità di misura da impiegare in tutti i settori.
Tabella delle grandezze fondamentali:
tabella1

Le grandezze derivate invece sono quelle grandezze che si possono derivare, tramite opportune formule matematiche, dalle grandezze fisiche fondamentali.  Anche le loro unità di misura non possono essere scelte in maniera indipendente, ma devono essere derivate in maniera consistente dalle unità di misura delle grandezze fondamentali.

Tabella delle grandezze derivate:
tabella2

 

 

2. MASSA E DESITA’

Nell’attuale Sistema internazionale di unità di misura (SI) la massa è stata scelta come grandezza fisica fondamentale, cioè non esprimibile in termini di altre grandezze. La sua unità di misura è il chilogrammo, indicato col simbolo kg.
La massa definisce la misura di quantità di materia di cui macroscopicamente si può considerare costituito un corpo.

Si definisce densità assoluta il rapporto tra la massa di un corpo e il suo volume. La densità assoluta si calcola con la seguente formula: d = m/V
Nel Sistema Internazionale la densità si misura in g/cm3.
La densità è una proprietà intensiva della materia che dipende dalla temperatura e dalla pressione (specialmente per i gas).
Per quasi tutti i materiali, un aumento di temperatura causa un aumento di volume e quindi una diminuzione del valore della densità. Soltanto il ghiaccio e poche altre sostanze fanno eccezione a questa regola.
L’acqua alla temperatura di 4 °C ha la massa di 1 grammo, è quindi l’acqua l’unità campione a cui tutti gli altri materiali vanno messi a confronto.
Es: un cm3 di acqua ha massa 1g
un cm3 di alluminio ha massa 2,7 g
La densità relativa è quindi il rapporto tra la massa di una sostanza e un’eguale massa di acqua distillata a 4 °C.
massa
densità

 

3. MASSA VOLUMICA

La massa volumica è sinonimo di peso specifico.
Il peso specifico indica quanto è pesante un determinato materiale in relazione alle sue dimensioni.
Peso specifico Ps = Massa / volume
Esempio:
1 decimetro cubo di acqua a 4°C ha peso specifico pari a 1.
Il ghiaccio ( Ps = 0,917 ) galleggia sull’acqua perchè è un po’ più leggero della stessa.
Il vino incece, che ha Ps uguale a 0.99, è talmente vicino al Ps dell’acqua da mescolarsi con essa, ma se lo versi lentamente si noterà che galleggia.
L’unità di misura è il kg/m3.
La definizione di peso specifico è più vecchia, desueta, di massa volumica, ma il concetto è lo stesso.
La nuova definizione del peso specifico nelle parole “massa” e “ volume” spiega molto bene il suo significato mettendo in relazione le parole chiave del concetto.
La massa volumica ha notevole importanza in quanto a volte è necessario progettare elementi che siano molto leggeri o altre volte si ha esigenza che alcuni oggetti siano molto pesanti.
Può essere molto utile quando per esempio è necessario conoscere la quantità di materiale necessaria per realizzare un oggetto tramite lo stampaggio.
stampaggio stampo

Per quanto riguarda le leghe la massa volumica può variare a seconda delle percentuali dei metalli che formano la lega.
lega

 

Per il legno invece la massa volumica può variare a seconda di: specie, struttura, età, umidità e da zona a zona dello stesso tronco per la diversa compattezza delle fibre.
legno
Nei marmi vale la stessa regola vista prima per le leghe: dipende dalla percentuale dei minerali presenti.
marmo

 

Tabella compartiva della massa volumica delle sostanze:
tabella3

4. LA FORZA

La forza è definita come massa per accelerazione: F= m x a
Il peso di una persona è la forza che la persona, dotata di una certa massa, esercita sulla bilancia a seguito dell’attrazione di gravità, che sulla superficie terrestre determina un accelerazione di 9,81 m/s.
es: un uomo pesa 100 kg
l’accelerazione è di 10 m/s
100 (m) x 10 (a) = 1000 (Forza gravitazione)
La forza, come l’accelerazione, è una grandezza vettoriale dotata di un modulo, una direzione e un verso.
Si tratta di un segmento orientato, la cui lunghezza è proporzionale all’intensità della grandezza associata, la direzione indica la sua retta di applicazione ed il verso il senso di percorrenza.
La velocità, l’accelerazione la forza sono tutti esempi di grandezze vettoriali molto comuni in fisica.
vettoriale

 

 

5. GLI STATI DELLA MATERIA

Gli stati della materia sono: solido, liquido, gassoso, plasma.
E’ in questi quattro stati che si presenta tutta la materia esistente nell’universo e noi siamo abituati  a considerare in uno di questi stati le sostanze che conosciamo, ma questo è errato, perchè tutte le sostanze che vediamo attorno a noi, esistono in ognuno di questi quattro stati.
es: il rame è solido sino a 1080 °C ai 2580 °C, dopo di che entra in ebollizione ed inizia lo stato gassoso.

Se la temperatura varia, varia anche lo stato in cui si trova la sostanza considerata.
Un materiale allo stato solido ha un volume e una forma propria.
Un materiale allo stato liquido invece ha un volume proprio, ma acquisisce la forma del recipiente che lo contiene.
Il materiale allo stato aeriforme non ha né volume né forma propria, ma si espande fino a occupare tutto lo spazio disponibile.
Esiste “un quarto stato”, il plasma. Esso è costituito da un insieme di particelle con cariche elettriche positive (ioni) e negative (elettroni). Il plasma non è uno stato eccezionale, poiché costituisce il 99% dell’Universo, come conseguenza dell’elevata temperatura esistente nei corpi celesti, che porta alla ionizzazione degli atomi.
La formazione di questo stato della materia è possibile solo se il materiale di partenza è sotto forma gassosa e viene portato a temperature comprese tra 3000°C e 20 000°C. Il plasma si trova all’interno del Sole, nei gas interstellari, nei nuclei delle galassie. Nell’esperienza comune, si genera il plasma quando si fornisce energia ad un gas fino a che questo diventa fluorescente: è quanto si verifica nelle lampade al neon; anche l’arco elettrico, i lampi ed i veicoli spaziali, quando rientrano nell’atmosfera generano questo particolare stato della materia.

sublimazione: passaggio dallo stato solido a quello aeriforme o gassoso;
brinamento: passaggio dallo stato gassoso a quello solido;
fusione: passaggio dallo stato solido a quello liquido;
solidificazione: passaggio dallo stato liquido a quello solido;
evaporazione: passaggio dallo stato liquido a quello aeriforme;
condensazione: passaggio dallo stato aeriforme a quello liquido.
ionizzazione: passaggio dallo statogassoso a quello plasma.
deionizzazione: passaggio dallo stato plasma a quello gassoso.
stato della materia

6. PROPRIETà TERMICHE

Ogni corpo se sottoposto all’azione del calore, altera la propria struttura molecolare variandone le dimensioni.

Nei metalli la dilatazione termica è considerata uno svantaggio in quanto le lavorazioni di fusione e colata sono soggette, nel raffreddamento, a ritiri sensibili che creano inconvenienti a volte anche gravi. Le giunzioni dei ponti tengono in considerzione questa importante caratteristica.
dilataz.termica

 

Quando il legno viene sottoposto a riscaldamento viene sollecitato da forze interne che provocano deformazioni, rigonfiamenti e dilatazioni dovute a cambiamenti temporanei di umidità e temperatura.
legnodil

 

Il riscaldamento e il raffreddamento parziale del vetro generano in questo delle sollecitazioni che possono provocare rotture e il coefficiente di dilatazione è un dato molto importante per la produzione di vetri ad alta resistenza termica.
vetro

 

La stabilita’ termica è molto importante per le materie plastiche, infatti molti termoplastici col calore si decompongono chimicamente, creando gravi inconvenienti.
plastica

 

 

 

 

Trattamenti di protezione e finitura dei materiali

 

Introduzione

Gli agenti atmosferici nel loro complesso, come temperatura, umidità, irradiamento solare, gas presenti nell’aria, riescono ad aggredire l’integrità dei materiali.

Da qui deriva la necessità di proteggerli da queste aggressioni, e quando possibile, ed economicamente conveniente, anche la necessità di rendere questa protezione appagante dal punto di vista estetico.

Ma non solo, spesso le caratteristiche di alcuni di questi trattamenti sono finalizzate a scopi funzionali e prestazionali differenti, specialmente in campo strumentale elettronico e medicale.

Trattamenti di protezione e/o finitura su materiali metallici

La maggior parte dei trattamenti che si rivolge a materiali di tipo acciaioso, appartenenti cioè alle leghe ferro/carbonio.

1 I trattamenti di protezione e/o finitura praticati con riporto – trasferimento di metalli nobili e/o pregiati su acciaio.

Possiamo ulteriormente suddividere questa prima categoria in sottogruppi, a seconda dello scopo

specifico del trattamento:

1.1 Trattamenti di sola protezione, per la maggior parte eseguiti con processi di galvanotecnica.

Galvanotecnica processo mediante il quale si applica la galvanostegia.

Galvanostegia = Rivestimento di oggetti metallici con uno strato di altro metallo (doratura – argentatura, nichelatura), eseguito allo scopo di migliorare le qualità estetiche e la resistenza alla corrosione; l’oggetto viene fatto funzionare da catodo (-), l’anodo (+) della cella elettrolitica è il metallo ricoprente e la soluzione contiene un sale dello stesso metallo.

Zincatura a caldo, per immersione in zinco fuso (lo zinco fonde a ~650°c)

Zincatura a freddo

Profilati e tubi per carpenteria pesante, griglie presaldate, cancellate, particolari di medie/grosse dimensioni che richiedano una grossa capacità di protezione.

zincatecat_2_1350749440  zincatura

Nichelatura

Bulloneria e viteria tecnica, organi meccanici soggetti ad usura, alberi a gomito-bielle-supporti ecc..

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Cadmiatura

Bulloneria e viteria tecnica, organi meccanici sollecitati ad usura per sfregamento, organi di macchine operanti in ambienti umidi ecc.

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1.2 Trattamenti di protezione e finitura

Nichelatura bianca e nera

Cadmiatura lucida

Cromatura lucida o mat (meno utilizzata)

Estremamente in uso in passato in campo automobilistico per finiture esterne.

Attualmente molto in uso su moto di media/grossa cilindrata – rubinetteria (specialmente in ottone)

Una buona cromatura su materiali acciaiosi è normalmente preceduta da una ramatura, seguita poi da una nichelatura.

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Argentatura

Oltre che in gioielleria, utilizzata in articoli casalinghi e praticata su supporti in acciaio inox

(posaterie, vassoi, caraffe, coppe ecc).

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Doratura

Sopratutto utilizzata in gioielleria, viene spesso sovrapposta a supporti in argento.

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1.3 Trattamenti di protezione e finitura per miglioramento di performance tecniche evolutive

Come la conduttività elettrica, la resistenza chimica, l’inossidabilità, le capacità anallergiche.

Questi trattamenti possono essere eseguiti per galvanotecnica, per fusione, per stratificazione di film, rivestimenti sotto vuoto, serigrafie, e si rivolgono a settori industriali come l’elettronica, il campo elettromedicale, la strumentazione chirurgica.

I supporti su cui questi trattamenti vengono eseguiti, spesso non sono solo più metallici, ma possono essere materiali diversi come: silicio (es. microprocessori), compositi stratificati (es. circuiti elettronici), fogli in materiali plastici (es. analiti chimici), ceramica (es. circuiti elettronici sensoristica automotive).

-Eseguibile per fusione abbiamo:

Stagnatura applicata per il rivestimento di fili e cavi in rame

Nella circuiteria elettronica per l’ancoraggio dei componenti.

-Eseguibili per galvanotecnica, ma anche per deposito di film, per rivestimenti sotto vuoto, processi serigrafici abbiamo:

Ramatura

Applicata a circuiteria elettronica e come supporto conduttivo per successivi depositi di metalli pregiati.

Argentatura

Per elettronica, per assemblaggio di microcip, per settore dei connettori e per sensoristica chimica.

Doratura

Per costruzione di microcircuiti e per microconnettori, per connettori ad alte prestazioni, per rivestimenti protettivi nell’industria spaziale.

Platinatura

In medicina chirurgica per strumentazioni anallergiche; nella sensoristica chimica ecc..

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1.4 Trattamenti di sola finitura (Eseguiti per galvanotecnica)

Ottonatura lucida

Utilizzata nel settore maniglieria, rubinetteria e a scopo decorativo in articoli casalinghi

Bronzatura

Utilizzata nel settore funerario, e nel settore maniglieria. 

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2 I trattamenti di protezione ed in alcuni casi di finitura eseguiti conprocessi chimici

Anche in questo caso è conveniente suddividere questa categoria secondo il supporto sul quale il trattamento viene eseguito.

2.1 Trattamenti di sola protezione eseguiti su metalli acciaiosi (leghe Ferro/Carbonio). 

Nitrurazione

Trattamento a caldo degli acciai con ammoniaca gassosa per indurirne la

superficie, utilizzata nel settore automotive come pretrattamento alla verniciatura.

Fosfatazione

Formazione per attacco chimico di un rivestimento protettivo realizzata immersione in un bagno di fosfato di zinco o di manganese.

Utilizzata nel settore automotive come pretrattamento alla verniciatura.

Brunitura

Eseguita mediante aggressivi chimici; rende le superfici bruno scuro, dalla corrosione.

Eseguita essenzialmente in bulloneria – e nel settore delle armi sportive.

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2.2 Trattamenti di protezione e finitura eseguiti su alluminio

L’alluminio è un materiale che esposto agli agenti atmosferici crea superficialmente una patina di ossido che finisce col proteggere i sottostanti strati di materiale dagli stessi agenti ossidanti.

Anodizzazione o Ossidazione anodica.

Reazione chimica durante la quale un elemento A (per es. alluminio) perde elettroni (si ossida ed aumenta il proprio stato di ossidazione) mentre contemporaneamente un elemento B (sali minerali) acquista elettroni (si riduce e diminuisce il proprio stato di ossidazione).

L’ossidazione anodica sfrutta artificialmente questa caratteristica, che essendo attivata attraverso un processo chimico, ci consente anche di aggiungere il colore e quindi l’aspetto superficiale.

L’ossidazione anodica può essere lucida o mat (opaca)

I colori a disposizione sono: alluminio naturale champagne-similoro-bronzo-canna di fucile (bruno/pavonado)-verde-rosso-viola-nero.

2.3 Trattamenti di sola finitura eseguiti su acciaio inox

Ad imitazione della ossidazione anodica, è possibile colorare alcune leghe di acciaio inox.

In questo caso naturalmente i colori sono una componente solamente estetica e essa può essere eseguita in bagno totale o per parzializzazione con serigrafie di protezione.

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3 I trattamenti di finitura superficiale che utilizzano sistemi meccanici divario tipo per essere eseguiti

Anche gli scopi di questi trattamenti sono diversi ed in alcuni casi possono essere effettuati anche su

materiali non metallici, come per esempio vetro, ceramica. Divideremo quindi questa categoria in due gruppi di trattamenti.

3.1 Trattamenti di finitura non utilizzati per scopi estetici

Burattatura

Può essere eseguita a secco od a umido, si usano generalmente abrasivi di forme diverse (tetraedri, cubi, sferoidi) e di dimensioni diverse, proporzionate alle dimensioni dei pezzi da trattare.

Si esegue generalmente su pezzi provenienti da fusione o da lavorazioni su macchine automatiche e serve ad eliminare bave di lavorazione, ammorbidire gli spigoli, sgrassare ed eliminare impurità superficiali.

L’aspetto dei pezzi trattati è opaco e privo di geometrie superficiali.

Sabbiatura

Viene eseguita a secco con sabbie di diversa granulometria.

La si utilizza sia su materiali metallici sia su materiali diversi, come vetro, ceramica, materiali lapidei (marmi pietre).

Per i materiali metallici viene eseguita con scopi simili alla burattatura.
Per gli altri materiali questo trattamento viene utilizzato come trattamento di finitura conscopi estetici.
Le superfici dei pezzi trattati hanno un aspetto opaco polveroso con geometria omogenea.

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3.2. Trattamenti di finitura con scopi estetici

Pallinatura

Simile alla sabbiatura, utilizza microsfere di materiali duri.

Viene eseguita esclusivamente su materiali metallici ed è molto utilizzata su preziosi.

Le superfici dei pezzi trattati hanno un aspetto opaco lucido con geometria.

metalli omogenea.

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Lucidatura

Viene eseguita generalmente attraverso due o più passaggi di spazzolatura.

Le spazzole sono generalmente dischi in panno su cui vengono spalmati abrasivi estremamente fini amalgamati con paste denso/cremose.

Viene eseguita principalmente su alluminio (illuminotecnica), ottone (accessori per mobili, maniglie), acciaio inox (casalinghi), metalli preziosi(gioielleria).

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Brillantatura

Si esegue generalmente su alluminio in lastra (usando leghe molto pure) previa anodizzazione.

L’aspetto è specchiante e l’utilizzo principale è nel campo illuminotecnico.

E’ possibile anche ottenere una brillantatura su particolari eseguiti con la lega Paraluman, che assume un aspetto simile alla cromatura (è necessario proteggere questo trattamento con vernici trasparenti).

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4 La verniciatura

Per importanza d’uso ed applicativa è sicuramente il trattamento di finitura più diffuso ed esteso ai più svariati tipi di supporto, dai materiali metallici sino ai materiali inerti (muri/pareti), considerando però che per ogni materiale esistono una o più tipologie di prodotto verniciante e di modalità di impiego assai differenziate.

Partendo da questa considerazione, analizzeremo la verniciatura classificandola per tipologia di supporto:

La verniciatura su metalli ferrosi

E’ essenzialmente un trattamento di finitura estetica, che deve essere sempre preceduto da un trattamento di protezione, che può essere chimico o che, previa pulitura e sgrassatura, può essere eseguito con i wash-primer (vernici chimicamente antiossidanti)

Vernici a polvere oggi tra le più diffuse, sono costituite da pigmenti (prevalentemente di origine poliuretanica) polverosi in grado di ricevere una carica elettrica (negativa) dal sistema di spruzzatura che funziona da anodo, mentre il metallo viene attivato elettricamente come catodo (positiva).

Economicamente valide per la possibilità di recupero dei pigmenti non utilizzati. Richiedono un trattamento termico (~120°C) per permettere la polimerizzazione dei pigmenti che formeranno una pellicola continua.

Possono avere aspetto lucido (senza raggiungere la brillantezza delle vernici liquide) od opaco (satinato, goffrato, buccia d’arancio).

Vernici liquide che possono raggiungere granulometrie estremamente fini, hanno pigmenti che sono sospesi in un liquido di trasporto, che può essere a base di solventi (oggi sempremeno utilizzati per problemi di inquinamento) o comunque sostanze facilmente volatili ed ultimamente anche acqua.

In alcuni casi, anche queste possono avere cariche elettriche per facilitarne l’utilizzo, ma non è mai possibile il recupero del materiale volatile non utilizzato.

Richiedono sempre un ciclo termico di asciugatura (~60°÷120°C).

Sono sopratutto utilizzate per la loro brillantezza nelle verniciature lucide, ma possono essere anche opache con vari gradi di finitura.

Vernici metallizzate

Vernici porcellanate

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Trattamenti di protezione e/o finitura su materie plastiche

Il colore è componente materica del materiale plastico stesso, questa è una delle caratteristiche principali del loro successo.

Un’altra è la capacità di copiare perfettamente la finitura applicata allo stampo, si possono così ottenere:

Superfici lucide brillanti

(elettrodomestici di piccolo taglio-casalinghi, cosmesi)

Superfici opache con vari gradi di opacità

(strumentazione tecnica-PC-ecc..)

Superfici lavorate a similpelle od a finiture su disegno specifico

(cruscotto auto-volante, cosmesi)

Superfici metallizzate o con effetti speciali ad interferenza colorimetrica

(campo automobilistico, telefonia mobile, strumentazione high-tech)

Schermata 2014-04-29 alle 12.19.21 Schermata 2014-04-29 alle 12.19.31 Schermata 2014-04-29 alle 12.19.42 Schermata 2014-04-29 alle 12.19.50

 

LUXWIRE

Luxwire è una piastrella composta  da frammenti metallici, una lastra di alluminio e uno strato superficiale di resina.

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La necessità di realizzare un pannello che brillasse di luce propria ci ha portati a prendere in considerazione i metalli, e più nello specifico i frammenti degli scarti di lavorazione. I metalli, oltre ad essere buoni conduttori, hanno un’alta capacità di riflessione,  in particolare se sottoposti ad una fonte luminosa. Per rendere il materiale non omogeneo è stato scelto di usare metalli differenti tra loro per colore e riflessione (rame, alluminio, inox ed ottone).

Questi metalli erano adatti a questa esigenza ma anche pericolosi se esposti al diretto contatto con le persone, poiché taglienti. Per questa ragione si è pensato di utilizzare una resina per poter uniformare e rendere complanare la superficie del materiale. Tutto ciò è posto su una base di alluminio per mantenere un’uniformità materica (metalli).

Frammenti metallici: rame, alluminio, ottone e acciaio inox.

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La piastrella può essere utilizzata per rivestimenti verticali e per pavimentazioni, dato che questo materiale è resistente al calpestio, è liscio e facilmente pulibile.  La resina superficiale, che può essere di varie cromie, fa si che questo materiale sia utilizzabile in vari ambienti, senza essere attaccato dall’umidità.  Le piastrelle sono pensate per essere di varie dimensioni:  piccoli mosaici 3 x 3, 5 x 5  oppure in più grande scala, specie per pavimentazione, 30 x 30 e 60 x 60 mantenendo sempre la forma quadrata.

I materiali utilizzati, a parte la resina, sono scarti di lavorazione metallica di varie tipologie come rame, acciaio inox, alluminio e ottone, quindi facilmente trovabili e reperibili. L’unione di materiali diversi, con cromie differenti, da come risultato una moltitudine di colori e sfumature che vanno dal grigio, al rosso e al giallo. L’uso di differenti materiali riflettenti fa sì che il prodotto finale rifletta in modo diverso e non omogeneo, come se fossero tanti piccoli punti luminosi. La caratteristica principale del materiale, quindi,  è quella di brillare sotto fonti luminose creando giochi di luce e di riflessi, grazie alle sue componenti metalliche.

 

PANNELLO SENZA RESINA: frammenti e lastra di alluminio

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SEZIONE:

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ESPLOSO:

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I materiali compositi

Un materiale composito comprende qualsiasi tipo di materiale formato da più di un componente. La scoperta di questo tipo di materiali ha origini molto antiche, infatti, è noto che già gli antichi egizi erano soliti miscelare la paglia con il fango al fine di ottenere mattoni da costruzione più resistenti e meno fragili di quelli costituiti dal solo fango. E’ quindi, un qualunque tipo di materiale caratterizzato da una struttura non compatta, costituita dall’ insieme di una o più sostanze diverse, fisicamente separate o dotate di proprietà differenti. In pratica, però, si attribuisce il nome di composito al materiale la cui struttura risulta costituita dalle seguenti due parti:
– una omogenea, detta matrice, che può essere sostituita da una sostanza plastica, metallica o ceramica; la sostanza più utilizzata è quella plastica perché garantisce una massa volumetrica globale estremamente bassa;
– l’altra discontinua e fibrosa, detta rinforzo, che ha il compito di aumentare la resistenza meccanica.
L’insieme di queste due parti costituisce un prodotto in grado si garantire proprietà meccaniche elevatissime e massa volumica decisamente bassa, come si può riscontrare dalle caratteristiche delle principali fibre, utilizzate come rinforzo.

 

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Un materiale composito è costituito da:

1. la matrice che, bloccando le fibre, trasferisce loro il carico esterno e le protegge dai fattori ambientali, dall’ usura e da eventuali azioni meccaniche di taglio;
2. il materiale di rinforzo (o carica) che viene aggiunto sotto forma di fibre lunghe, fibre corte o particelle (Figura 2);
3. l’interfaccia tra il materiale di rinforzo e la matrice

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A seconda del tipo di rinforzo, i materiali compositi si suddividono in:

1) compositi particellari: il rinforzo è costituito da particelle;

2) compositi rinforzati con fibre

Tipologie di materiali compositi rinforzati con fibre:

a) con fibre continue
b) con fibre discontinue allineate
c) con fibre discontinue orientate in maniera casuale

I compositi rinforzati con fibre possono essere: a fibre continue o lunghe, a fibre discontinue o corte allineate tra loro o a fibre discontinue o corte disposte in modo casuale. Le fibre possono essere in: fibre di vetro, di carbonio, ceramiche, aramidica o basalto. Le fibre di carbonio hanno delle proprietà meccaniche elevate:

– resistenza a trazione e rigidecca doppia o tripla rispetto ai migliori acciai.

– peso specifico inferiore

Per poter realizzare dei prodotti a fibra di carbonio, per esempio tessuti è necessario utilizzare tessuti pre-impregnati di qualità industrale dove la resina viene applicata in modo uniforme.
E’ importante eliminare le bolle d’aria che si formano durante le fasi iniziali della lavorazione, cosa non banale se consideriamo dei grandi strati di tessuto impregnati di materiale adesivo e sovrapposti uno sull’altro. Per assicurarsi l’assenza di bolle di aria è necessario utilizzare un autoclave, che è un grosso forno sotto pressione la quale raggiunge 7/8 bar e la temperatura va dai 130° ai 180° necessari per polimerizzare la resina (ovvero rendere l’impasto solido).

Le proprietà dei materiali compositi sono strettamente legate alle proprietà dei singoli materiali componenti, dalla loro forma, dimensione, concentrazione, distribuzione e orientamento.I singoli materiali che formano i compositi sono chiamati costituenti e principalmente sono di due tipi: il legante, o matrice, ed il rinforzo. Il rinforzo e’ di solito molto piu’ rigido e resistente che non la matrice e da’ al composito le caratteristiche per le quali e’ conosciuto. La matrice mantiene i materiali di rinforzo in posizione, e poiche’ quet’ultimi sono solitamente discontinui tra loro, la matrice ha anche la funzione di trasferimento dei carichi. La resistenza e la rigidezza del materiale composito dipendono in gran parte dal materiale di rinforzo e, in particolare nel caso di fibre lunghe o corte, dall’orientazione delle fibre rispetto ai carichi applicati. Il comportamento meccanico non dipende solo dal materiale di rinforzo ma anche dalla sinergia tra il rinforzo e la matrice. Ad esempio, quando un fascio di fibre senza matrice è sottoposto a sollecitazione, la rottura di una di esse comporta che lo sforzo venga trasferito alle fibre rimanenti,con conseguente diminuzione della resistenza globale del fascio. Se, invece, le fibre sono immerse in una matrice, la rottura di una fibra non compromette la sua resistenza meccanica.

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Le proprietà meccaniche dei materiali compositi risultano in continua crescita ed investono ormai tutti quei settori della produzione dove è necessario soddisfare esigenze di basso peso ed elevate caratteristiche meccaniche.  Ci sono molti compositi anche nella quotidianità: il calcestruzzo è un composito formato da cemento, ghiaia e sabbia e spesso al suo interno vengono inserite delle sbarre di ferro per rinforzarlo.  Indossare dei guanti di gomma o impermeabili in film continuo non è molto pratico. A metà del diciannovesimo secolo Charles Macintosh prese due strati di tessuto di cotone imbevuti in una gomma naturale, nota anche come poliisoprene.  In questo modo si ottengono pratici impermeabili perché mentre la gomma li rende idrorepellenti gli strati di cotone lo rendono comodo da indossare.

Negli anni 80, verso la metà, è stata introdotta la tecnologia dei materiali compositi in fibra di carbonio unidirezionale nella formula 1 con la Minardi M187. Fino a questo momento le tecnologie dei materiali compositi era utilizzata solo nel settore aeronautico, non automobilistico. Le fibre unidirezionali unite con i materiali compositi ottenuti dalla miscelazione di questi con resine ipossidiche danno come risultato un materiale leggero ma con alta resistenza.

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Le aramidi ( il cui nome deriva dalla concentrazione di “Ammidi Aromatiche”) sono un tipo di materiale composito che fanno parte della famiglia di nylons, compresi Nomex e Kevlar. Questo viene utilizzato per realizzare giubbotti antiproiettile o pneumatici per biciclette resistenti alle forature.  Nomer e Kevlar vengono usate per produtte indumenti ignifughi. Il primo è spesso utulizzato dai conducenti di dragster o trattori potenti o pompieri.

Sono molti i settori che utilizzano i materiali compositi:

1) Le industrie aeronautica, navale, automobilistica:  strutture alari, fusoliere, carrelli, barche, canoe, pannelli di carrozzeria, telai di formula 1, balestre, parti di motore ed accessori vari.

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2) Le industrie aerospaziale e bellica utilizzano questi materiali per componenti strutturali in stazioni di lancio e macchine semoventi nello spazio, oltre che per caschi e giubbotti antiproiettilidownload (2)

3)Nel settore dell’impiantistica, vengono impiegati per tubazioni e serbatoi.
4)Nel settore dell’industria elettronica per la fabbricazione di circuiti.

5) Nel settore dello sport questa viene utilizzata per sci, bob, racchette da tennis, biciclette, canne da pesca, aste per il salto in alto etc.

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6) In medicina si costruiscono protesi di ogni tipo.

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Fonti: http://www.materialicompositi.it/

http://www.dmfci.unict.it/siracusa/web1/materiale_didattico/c7.pdf

 

IL COLORE _ correzione cromatica /il contrasto di simultaneità

Cos’è il colore?

Il colore nasce dalla luce

La luce che colpisce un oggetto viene parzialmente riflessa a seconda del colore. La parte riflessa viene trasmessa ai recettori cromatici all’interno dell’occhio umano.

Questi ultimi trasformano la luce riflessa in impulsi che percorrono le vie nervose fino a raggiungere il cervello, nel quale vengono interpretati: nasce così un’impressione cromatica.

Dal punto di vista prettamente biologico il colore si genera pertanto nell’occhio dell’osservatore e costituisce un’impressione sensoriale.

Ciascun individuo “percepisce” il colore in modo differente.

Tale fenomeno non è riconducibile solamente al fatto che non esistono mai occhi uguali tra loro. Anche l’interpretazione del colore varia infatti da individuo ad individuo. Perfino la stessa persona può percepire differentemente il colore in momenti diversi ed in base allo stato d’animo. Il colore stesso può pertanto generare sensazioni differenti.

Alcuni individui percepiscono i colori a prescindere dalla luce. È questo il caso di una particolare forma di sinestesia, la percezione uditiva dei colori, che consente di abbinare suoni, armonie o musica a determinati colori: solitamente ai suoni più alti tonalità chiare, a quelli bassi una tonalità scure.

STORIA

Lo studio del colore ha interessato generazioni di studiosi. Da Platone a tutto il Medioevo le ipotesi e le teorie si sono moltiplicate, ma il fondatore della moderna scienza del colore è considerato l’inglese Isaac Newton (1642-1727), più noto per la scoperta delle leggi che governano la gravitazione.

Il primo importante concetto introdotto da Newton riguarda il fatto che è sempre necessario distinguere fra mondo fisico (nel quale tutto è oggettivo e misurabile) e mondo della percezione (nel quale tutto è soggettivo e non misurabile). L’idea non è nuova, ma Newton l’ha precisata e l’ha messa alla base della propria teoria sul colore.

La seconda importante osservazione di Newton è che la luce (del sole, ma anche di qualunque altra sorgente) è composta di radiazioni diverse, ognuna di diversa intensità. Le singole radiazioni e le relative intensità sono messe in evidenza dalla scomposizione che un prisma di vetro può fare della luce. Ognuna delle singole radiazioni, se arriva all’occhio separatamente, causa la percezione di un determinato colore, più o meno brillante secondo la relativa intensità.

Newton dimostrò così che la luce che ci appare bianca non è in sé monocromatica, ma è la somma di una serie di raggi, ciascuno dei quali ha una differente lunghezza d’onda.

A Newton si deve anche il primo modello di rappresentazione del colore, un cerchio che ha al centro il bianco e lungo la circonferenza, ordinatamente disposti, i colori scomposti dal prisma. I due colori agli estremi dello spettro visibile, il rosso e il violetto, sono giustapposti sulla circonferenza in modo da creare una transizione continua. Sette sono i colori principali in questo modello: rosso, arancione, giallo, verde, azzurro, indaco e violetto.

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IL CONTRASTO DI SIMULTANEITA’

Verso il 1840 Chevreul scoprì il fenomeno definito «contrasto simultaneo reciproco» , anch’esso basato sulla complementarità. Ogni colore infatti può produrre simultaneamente il proprio contrario e l’effetto risulta tanto più forte quanto più dura l’osservazione del colore dominante, e quanto più questo è luminoso.

Secondo le leggi che descrivono questo fenomeno, quando la retina è colpita in una certa zona da una tonalità di colore, nelle zone circostanti verrà vista la tonalità complementare. Proprio per questo Aspetto esclusivamente percettivo è stato affermato che «la realtà di un colore non coincide sempre con il suo effetto». Già Goethe aveva sostenuto che «solo il contrasto simultaneo rende il colore idoneo a un impiego estetico» .

Su questo fenomeno hanno lavorato, sperimentato e speculato taluni operatori, ad esempio Victor Vasarely , producendo effetti e vibrazioni dinamiche dei colori complementari, talvolta fino al limiti di rottura della percezione. Si è così imparato a valorizzare la legge dei contrasti per imprimere maggior risalto a un determinato soggetto. Il giallo sembra molto più giallo vicino al viola e il viola raggiunge il massimo risalto vicino al giallo, cosi il blu vicino all’arancio e viceversa. Per rafforzare l’effetto di contrasto si può ricorrere all’ausilio del contrasto di quantità.

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ESERCITAZIONE IN CLASSE corso product / interior _2014

«I nostri sensi valutano sempre e solo mediante i confronti»

«Riconosciamo che una linea è lunga soltanto quando essa è messa a confronto con una più corta. Allo stesso modo, effetti cromatici possono venire potenziati o indeboliti dai colori che Ii contrastano.»

DESCRIZIONE ESERCIZIO

Applicare il principio di simultaneità col fine di attivare un processo di correzione cromatica. 

Selezionare due cartoncini dello stesso colore ma di tonalità diversa e produrre delle tessere di formato due per due centimetri e due cartoncini di colore diverso di formato A4. Posizionare le tessere al centro dei due diversi a4 e verificare se il colore delle due tessere risulta il medesimo. Se così fosse l’esercizio sarà stato svolto correttamente.

CORRETTA ESECUZIONE DELL’ESERCIZIO

L’esercizio è stato eseguito correttamente se, per quanto riguarda le tessere, lo studente non ha scelto colori che fanno parte dei primari.Per quanto riguarda lo sfondo, invece, risulta fondamentale la scelta dei colori primari e non, la cui unione è il risultato è il colore della tesserina centrale o contenerne almeno varianti dello stesso colore.

esempio: -prendere due tesserine verdi (una verde chiaro, l’altra verde scuro); -prendere un A4 giallo e un A4 blu; -attaccare entrambe le tesserine al centro del cartoncino usato per sfondo; In questo caso l’esercizio è coretto perchè la tesserina chiara aquisirà dello scuro dalla percentuale di blu data dall sfondo e quella scura dal giallo, mettendo così in atto una correzione cromatica sulla tesserina che percepiremo nello stesso identico modo in entrambe le tavole.

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ESECUZIONE NON CORRETTA DELL’ESERCIZIO/CORREZIONE

Alcuni studenti non hanno eseguito in maniera corretta l’esercizio ma il risultato percepito sembra lo stesso semplicemente perchè le tesserine sono dello stesso colore invece di essere di tonalità diverse. Questo ha fatto si che in alcuni casi sia avvenuta la situazione contraria facendo cambiare così la percezione della tesserina accentuandone la diversità cromatica.

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Lampade per coltivazione indoor (a cura di Marco Boccellato, con aggiunte di Jonni Bongallino)

La coltivazione indoor consiste nel far vivere e crescere in un ambiente chiuso, come può essere una casa, delle piante. La coltivazione indoor si divide in tre diverse scuole: Coltivazione in Terra, Idroponica e Aeroponica; nelle quali cambia sostanzialmente la base dalla quale la piante attinge i propri nutrimenti.

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L’elemento che accomuna tutte le coltivazioni indoor è l’illuminazione, costituito da lampade studiate appositamente per emettere raggi luminosi favorevoli allo sviluppo della vegetazione.

Queste lampade hanno il difetto di consumare notevoli quantità di energia e per questo motivo consiglio di rivolgersi alla generazione di lampade per coltivazione a risparmio energetico.

Le lampade da coltivazione standard (NON a risparmio energetico) sono le lampade HPS (High Pressure Sodium) appartengono alla categoria delle lampade a scarica, o lampade a luminescenza ad alta intensità (HID).

Queste lampade si basano sull’emissione di radiazioni elettromagnetiche da parte di un gas ionizzato. Questo processo avviene attraverso la produzione di una scarica elettrica.
Sono formate da un’ampolla di quarzo nel quale è contenuto il gas, che in realtà è il vapore di un elemento solido o liquido (come il sodio nel caso dell’HPS). La luce prodotta da questo tipo di lampade è di colore chiaro, ma tendente al giallo con elevati valori di rosso (circa 2500 gradi kelvin) ed hanno una vita di oltre 1500 ore.

Le lampade CFL invece, sono fluorescenti esattamente come quelle non specifiche per coltivazione.

La lampada fluorescente è una lampada a scarica in cui l’emissione luminosa è indiretta, perché l’emittente non è il gas ionizzato, ma un materiale fluorescente.

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A differenza di una lampada a incandescenza, quella a fluorescenza non può essere collegata direttamente alla rete, perché la lampada deve essere alimentata in limitazione di corrente e occorre una sovratensione che agevoli l’innesco. Per questo motivo si pone in serie alla lampada un dispositivo ad hoc, di norma un induttore (chiamato anche reattore).

Pro e contro

Le lampade fluorescenti hanno una vita media maggiore rispetto a quelle a incandescenza, ma la loro durata può essere fortemente influenzata dal numero di accensioni e spegnimenti, a meno che non si usi un pilotaggio elettronico: ognuna di queste operazioni, infatti, riduce la vita della lampada, a causa dell’usura subita dagli elettrodi per il maggior numero di preriscaldamenti richiesti. Il valore fornito dalle aziende produttrici è generalmente calcolato con cicli di accensione di 8 ore e va dalle 12-15.000 ore delle lampade tubolari alle 5-6.000 ore delle lampade compatte.
Il pilotaggio elettronico, invece, grazie al preriscaldo controllato dei catodi (elettrodi), ne ritarda il danneggiamento, consentendo un numero di accensioni praticamente infinito (oltre 60.000) e la precisione del controllo ne estende la vita ad almeno 10.000 ore. A differenza delle lampade a incandescenza, queste lampade perdono leggermente in quantità di flusso luminoso emesso nel corso del tempo, inoltre per i modelli meno recenti (con il preriscaldo non controllato, ad esempio quello a risonanza capacitiva) di lampade compatte possono impiegare generalmente qualche minuto per arrivare al massimo di emissione possibile dopo l’accensione.

Le lampade CFL sono adatte per piccoli spazi in quanto emettono luce non troppo intensa. Queste lampade non producono troppo calore quandi normalmente si installano a pochi centimetri sopra la cima delle piante in modo da limitare al massimo la dissipazione luminosa (ovvero che l’intensità luminosa si attenui a causa del percorso che deve fare prima di arrivare alle foglie). Queste lampade sono ideali per spazi inferiori a 0,8 metri quadri per le fasi di germinazione e di crescita vegetativa, momenti in cui le piante non richiedono particolari intensità luminose e in cui normalmente si usano vasi più piccoli che permettono di raggruppare più piante in uno spazio limitato.

Tuttavia quando si passa in fioritura, si usano vasi più grossi, le piante hanno bisogno di molta più luce per fare fioriture complete e profuse e hanno bisogno di essere spaziate di più tra loro. In questo caso si possono usare lampade a scarica di tipo HPS (temperatura di colore a circa 2700K°, luce giallognola, ideale per la fioritura) e MH (a 4000K°, luce bianca fredda, ideale per la vegetativa). Queste lampade emettono quantità di luce molto maggiori rispetto alle CFL ma anche calore. Per questo motivo bisogna ricordarsi di mantenere una distanza minima tra la lampada e le piante in modo che queste non vengano bruciate nelle parti alte. Se si usano lampade a scarica è sempre importante considerare l’altezza del proprio spazio di coltivazione in modo da essere sicuri che ci sia abbastanza spazio verticale per farci stare tutto.

LAMPADE LED : per la coltivazione in door

Jonni Bongallino APLIMENTO DELL ARGOMENTO lampade per la coltivazione indoor

Usare lampade a LED per far crescere le piante quando la luce solare non è disponibile? Questa tecnologia di illuminazione può rivelarsi molto vantaggiosa: i led sono efficienti, a basso consumo energetico, scaldano poco e durano moltissimo.

Come funzionano?
Ogni pigmento delle piante assorbe alcuni colori di luce meglio di altri. La clorofilla assorbe molto bene la luce rossa e quella blu, ma non quella verde; dato che la pianta utilizza la clorofilla per la fotosintesi, questo processo risulta più efficiente con luce rossa e blu che con l’equivalente di luce verde. 

 

Spetro di assorbimento della luce e fotosintesi clorofiliana

Le classiche lampade di crescita (HID, incandescenza, fluorescenza), utilizzate per coltivazioni indoor, producono una luce con lunghezza d’onda da 380 nm (lampade UV) a circa 880 nm (lampade a infrarossi). Le piante utilizzano lunghezze d’onda da 400 nm (luce blu) a 700 nm (luce rossa) dunque tutte le normali lampade di  crescita emettono una buona parte di luce che le piante non sfruttano efficacemente.

 

 

 

Vi sono inoltre altri svantaggi nell’uso di lampade normali:
– il calore emesso che impedisce di collocare la fonte di luce troppo vicino alle piante
– l’elevato consumo energetico
– la durata della fonte di luce ( i neon andrebbero sostituiti ogni anno perchè perdono la loro luminosità)

Da pochi anni si stanno sperimentando coltivazioni indoor con lampade a LED (Light Emitting Diode), li ha utilizzati anche la NASA per illuminare colture idroponiche nello spazio!

Non presentano tutti gli svantaggi delle tradizionali lampade, ma molti benefici:
consumi bassissimi di energia ( si può risparmiare fino al 90% rispetto ad una normale lampada a incandescenza o fluorescenza)
durata elevata (dagli 8 ai 15 anni di vita)
poco calore emesso ( si evitano così problemi di surriscaldamento, consentendo di posizionare le luci vicino alle piante)
basse tensioni di alimentazione, come 12 Volt
copertura uniforme delle superfici illuminate, grazie all’angolo di proiezione della luce
– possibilità di sperimentare differenti combinazioni di colori (proporzione variabile fra luci rosse e blu)

Il pannello di LED autocostruito in funzione

In vendita si possono trovare pannelli di LED costruiti a questo scopo, relativamente economici (un pannello da 900 LED misti circa 120 euro). Basta una semplice ricerca in internet (cercando “LED grow lamp”).

E POSSIBILE RIPRODURNE UNA VERSIONE CASALINGA

 SI utilizzando piccoli pannelli a LED, in modo da poter sperimentare questa innovativa tecnologia di illuminazione sulle mie piante carnivore.

Ecco quello che si potrebbe utilizzare per  la realizzazione di un pannello luminoso di 48 LED alimentato a 12 Volt: una basetta preforata per circuiti, 12 LED blu ad alta luminosità (3.3V) con lunghezza d’onda di 465nm (nanometer), 36 LED rossi ad alta luminosità (2 V) con lunghezza d’onda di 650nm (nanometer), 4 resistenze da 120 ohms, 6 resistenze da 1 ohms, un alimentatore 12 V DC, un timer meccanico per gestire accensione e spegnimento delle luci, saldatore, filo e stagno.

Per calcolare il circuito e le resistenze ho utilizzato un comodo tool online con il quale si possono progettare altre varianti.

Circuito elettrico del pannello LED

Qui a destra il  circuito che in totale dissipa circa 2,5 W.

Come supporto per i pannelli luminosi ho riciclato un lampadario Ikea, che ha il vantaggio di essere dotato di due porta lampade orientabili in ogni direzione e movibili sulle guide di supporto, le quali servono anche per portare l’ alimentazione. La sicurezza dell’impianto è garantita dalla bassa tensione utilizzata, 12 Volt, che otteniamo dal trasformatore  la cui accensione è regolata dal semplice ed economico timer meccanico.

Dopo poco più di una settimana dalla realizzazione del terrario e dalla messa in funzione dell’illuminazione le piante carnivore sembrano gradire molto le luci.

Qui sotto potete vedere l’ impianto di illuminazione completo in funzione.

Impianto di illuminazione completo

Fonti: 

http://coltivazioneindoor.info

http://www.idroponica.it/

http://www.botanicaurbana.com/

http://it.wikipedia.org/wiki/Pagina_principale

http://www.enjoint.info/?p=249

Resina da finitura

Il pavimento in resina è un tipo di pavimentazione particolarmente riconosciuta nella maggior parte dei casi per essere una pavimentazione interna gettata in opera. La pavimentazione acquista semplicemente carattere di finitura essendo posata direttamente su un adeguato supporto, che ha la funzione di ancorare il rivestimento, compensare le quote e le pendenze, conferire un determinato grado di isolamento ed incorporare le canalizzazioni degli impianti. L’uso di questo materiale nel campo dei rivestimenti è antichissimo: la resina vegetale veniva estratta da piante o alberi, come abeti e pini, ed impiegata per il rivestimento e la protezione dall’acqua del mare delle chiglie delle navi e di vari altri materiali nel campo della navigazione marittima. Quella impiegata per realizzare rivestimenti per pavimenti è resina sintetica, ottenuta attraverso processi chimici industriali. Tra le varie resine sintetiche quella più comunemente impiegata nell’edilizia per realizzare rivestimenti resinosi per pavimentazioni è resina epossidica. Inizia a diffondersi nel mercato delle costruzioni edili dopo gli anni ’50 e trova impiego inizialmente come collante. Il suo vero sviluppo per la realizzazione di pavimenti commerciali e pavimenti residenziali si è avuto solo negli anni ’90. Le resine epossidiche sono protagoniste di una delle storie più straordinarie dell’industria della plastica. A partire dalla loro introduzione oltre 50 anni fa, si può dire che si siano affermate nel tempo come il gruppo più versatile di prodotti dalle elevate prestazioni mai sviluppato prima. Le loro applicazioni variano dagli elettrodomestici ai progetti edilizi su vasta scala, dall’industria tessile ai satelliti, dai rivestimenti interni di contenitori per cibi e bevande ai rivestimenti esterni di strutture marine. E’un composto liquido bicomponente, costituito da una resina ed un indurente. La loro miscelazione innesca una reazione chimica  che ne provoca l’indurimento. (etimologia, epossidico = di un gruppo contenente un atomo di ossigeno legato a due atomi di carbonio adiacenti a formare un anello triatomico). 
La posa in opera del pavimento in resina deve essere realizzata seguendo anche le condizioni ambientali indicate dai produttori. In generale umidità e temperatura influiscono sulla lavorabilità, sull’adesione e sul tempo di indurimento del prodotto per cui la temperatura ambiente deve essere compresa tra 10 °C e 30°C mentre l’umidità deve essere compresa tra il 40-75% non superando mai l’80%. E’ sconsigliabile, per esempio, applicare un rivestimento in resina in condizioni ambientali di pioggia (anche se la pavimentazione è al coperto) poichè la superficie da ricoprire si troverà in condizioni di forte umidità superficiale. 
Per poter ottenere un risultato ottimo, bisogna prestare attenzione al supporto. La planarità del supporto è una caratteristica importante per la buona riuscita della pavimentazione in resina. Nel caso in cui la superficie su cui lavorare si presenti con una planarità non corretta sarà necessario intervenire prima della stesa del rivestimento.
I pavimenti in resina possono essere realizzati con un numero elevato di colori ed effetti estetici che possono anche svolgere una funzione operativa. La stabilità dei colori nel tempo è legata alle azioni di aggressione a cui è soggetta, quali i raggi ultravioletti o l’uso di prodotti chimici. 
La superficie del materiale può essere trattato per ottenere finiture con caratteristiche diverse: finitura lucida (soggetta nel tempo a opacizzarsi), brillante, opaca ( trattiene maggiormente lo sporco), satinata, antisdrucciolo ( la superficie presenta delle microrugosità) e bucciata.  
In commercio sono presenti varie tipologie di pavimentazioni in resina:
Pavimento in resina a pellicola sottile
Questa tipologia di rivestimento raggiunge spessori inferiori a 0,3 mm (pellicola sottile). Si presenta come un film continuo e cromaticamente uniforme. Viene realizzato utilizzando prodotti vernicianti, ottenuti con resine epossidiche o poliuretaniche a bassa viscosità, generalmente pigmentati. I pavimenti in resina a pellicola ed a spessore trovano impiego soprattutto in campo industriale per la loro capacità di aderire perfettamente al supporto in calcestruzzo, per la rapidità di applicazione e per caratteristiche di resistenza all’usura.
Pavimento in resina con pellicola a spessore
Questa tipologia di rivestimento prevede la realizzazione della pavimentazione con uno spessore compreso tra 0,3 -1 mm. Le caratteristiche sono uguali a quelle del pavimento in resina a pellicola sottile.
Pavimento in resina autolivellante
Viene realizzato mediante prodotti con la viscosità idonea per permettere l’autolivellamento, con pigmenti e cariche, senza solventi, in grado di formare un rivestimento continuo e omogeneo. Lo spessore minimo è di 2 mm. In genere il pavimento in resina autolivellante è costituito da resine epossidiche o poliuretaniche, o miscele delle due resine. Per caratteristiche di versatilità decorativa, i pavimenti in resina autolivellanti trovano largo impiego nelle pavimentazioni residenziali e commerciali.
Posa di pavimento in resina autolivellante : 
Pavimento in malta resinosa
Questa tipologia di rivestimento è realizzato mediante l’uso di una malta composta da resine epossidiche o poliuretaniche e cariche minerali in curva granulometrica. Lo spessore è solitamente superiore a 1,5 mm. La caratteristica principale dell’applicazione del pavimento in malta resinosa è la stessa consistenza della malta, che non essendo autolivellante, deve essere stesa con una lavorazione molto simile a quella adottata per il calcestruzzo. Ciò consente di ottenere planarità e pendenze progettuali. L’utilizzo di cariche e pigmenti diversi, rispettivamente nel colore e nella granulometria, caratterizzano esteticamente la tipologia di finitura, impiegata nelle pavimentazioni residenziali e commerciali.
Pavimento in resina cementizia
Composta da malte cementizie polimero modificate (microcemento) è un’alternativa ecologica ed atossica ai prodotti epossi/poliuretanici. A differenza di questi ultimi si miscela nella maggior parte dei casi solo con acqua ed è indicata anche per le pavimentazioni esterne in quanto meno sensibile all’umidità ed all’azione dei raggi UV. Con questo tipo di resina è possibile rivestire l’interno vasca delle piscine o fontane. Esiste sia in consistenze autolivellanti che tissotropiche, idonee al rivestimento in verticale. Si possono realizzare pavimentazioni con spessori a partire da 1mm e con vari tipi di granulometria a seconda dell’effetto o funzione che si vuole ottenere. Si possono rivestire anche infissi, mobili, oggetti. La superficie finita e decorata deve essere protetta da un sealer di finitura che può essere opaco o lucido. La resina cementizia ha la particolarità che, nonostante un’eccellente resistenza allo sforzo di taglio, la sua durezza aumenta nel tempo.
Pavimento in resina multistrato
 Questa tipologia è realizzata tramite prodotti vernicianti o autolivellanti applicati per almeno due strati successivi, in genere con l’interposizione di cariche minerali. Lo spessore è compreso tra 1,5 e i 5,5 mm ma generalmente non si realizzano spessori inferiori ai 2 mm. 
Principali produttori
Mapei oggi è il maggior produttore mondiale di adesivi e prodotti chimici per l’edilizia. A partire dagli anni ’60 Mapei ha iniziato la sua strategia di internazionalizzazione per avere una maggiore vicinanza alle esigenze locali e una riduzione al minimo dei costi di trasporto. Attualmente il Gruppo è composto da 69 aziende consociate con 62 stabilimenti produttivi operanti nei 5 continenti in 31 nazioni diverse, ognuno dei quali è dotato di un laboratorio di controllo qualità.

Progettare un pavimento in resina significa valutare:

  • Le prestazioni che il sistema deve avere (resistenze chimico-fisiche)
  • L’aspettativa estetica ricercata
  • I limiti di investimento economico
  • Il supporto su cui si intende stendere il ciclo resinoso
  • L’ambiente ed il microclima dove si intende operare

Come qualunque altra soluzione progettuale, anche la pavimentazione in resina comporta degli aspetti positivi ed altri negativi. Tra i pro ci sono sicuramente: la continuità e l’assenza di fughe e giunti, la resistenza e la durabilità nel tempo, alta resistenza meccanica, all’usura e agli agenti chimici, varietà infinita di finiture, facilmente pulibile ed igienico, sovrapponibile e rinnovabile in tempi brevi.

Per quanto riguarda i ”contro”, probabilmente il più grosso problema che affligge le resine è la limitata resistenza ai raggi UV che ne determinano l’ingiallimento precoce. Oggi esistono additivi antiUV ritardanti, capaci di preservare nel tempo l’aspetto cromatico originale del pavimento, ma non eliminano il problema. Decidere di posare un pavimento in resina epossidica significa essere consapevoli di addossarsi il problema del viraggio del colore in breve tempo. E’ ovviamente consigliabile progettare il pavimento con colori tendenti al paglia, per rendere meno fastidioso il fenomeno e non richiedere colorazioni molto chiare (es: bianco). Le resine poliuretaniche, cementizie ed acriliche non soffrono di questo problema.  Un pavimento in resina non è indistruttibile. E’ resistente, supporta carichi elevatissimi, non si macchia, ma non è indistruttibile. Come ogni materiale da pavimento è soggetta ad usura, più o meno accentuata in base all’uso cui è soggetta. Nel settore civile/commerciale il decadimento estetico ha un peso elevato e può frenare la scelta di posare materiale resinoso in casa propria. Di conseguenza, le maggiori resistenze all’acquisto derivano da timori di carattere pratico. Un pavimento in resina va vissuto come un normale altro pavimento di media resistenza, quali legno e pietra, con il grande vantaggio delll’impermeabilità totale e dell’unicità estetica. L’invecchiamento generato da graffi, abrasioni, cadute accidentali di oggetti è parte integrante del prodotto e, anche se fastidioso, deve essere visto come normale sviluppo del ciclo di vita del pavimento. I segni del tempo risulteranno più evidenti su pavimenti cromaticamente uniformi e lucidi, dove anche la minima imperfezione tende a risaltare.Un pavimento spatolato e opaco maschera in modo molto più concreto l’invecchiamento e garantisce un ciclo di vita molto più lungo. Analogamente, zone più trafficate (pedate delle scale, zona ingresso) tendono ad invecchiare prima rispetto a zone a basso traffico. Anteporre adeguate zone filtro (zerbini) agli ambienti pavimentati con resine riduce ampiamente il rischi di graffi e mantiene brillante nel tempo l’aspetto del manto. Il ripristino fisico del pavimento è un’azione che, anche se veloce ed economica, viene richiesta raramente, e solo dove le condizioni estetiche risultano gravemente compromesse da aggressioni chimico/fisiche piuttosto importanti.

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