Come insonorizzare una parete in  cartongesso già esistente? articolo a cura di Martina Poggi

Senza titolo-1height-600-90

Il cartongesso è attualmente uno dei materiali più usati nell‘edilizia leggera data la sua velocità di applicazione e le sue particolari doti termoacustiche. Si vende in pannelli di 1,2×2 metri anche se si possono trovare di diverse misure come 1,2×3.In paesi come Francia e Inghilterra le sue dimensioni sono invece di 1,25×1,5. Il suo spessore varia in base all’applicazione richiesta, infatti esistono decine di pannelli di diverse caratteristiche. In Italia, lo spessore più diffuso è di 12,5mm. Oltre alle proprietà termoacustiche, ricordiamo anche quelle ignifughe e quelleidrorepellenti.

Solitamente una parete in cartongesso può avere uno spessore di 8-10 cm, comprendente due lastre esterne di cartongesso e un’intercapedine solitamente riempita di materiale isolante e/o fonoassorbente. Un controsoffitto o una controparete di appena 1-2 cm.

Fonoisolanti

Prodotti specifici per l’isolamento acustico, per bloccare la propagazione dell’onda sonora e impedire la tramissione del rumore. Sono realizzati con un materiali con elevata massa o densità (come piombo, EPDM, gomma vulcanizzata)in singolo strato o accoppiati a materiali fonoassorbenti.

Poliuretano espando

E’ un polimero che ha ottime caratteristiche di materiale assorbente acustico da impiegare sia nel riempimento di intercapedini per aumentare la prestazione fonoisolante delle pareti, sia a vista per rispondere ad esigenze di miglioria del comfort acustico di ambienti abitativi ed insediamenti umani civili e commerciali. Si presta ad applicazioni tecniche differenziate a seconda delle sue versioni produttive (liscio,bugnato,piramidale). Prodotto in materassini morbidi. il poliuretano può essere insufflato per riempire intercapedini e facilmente lavorato se usato sotto forma di schiuma poliuretanica, rispondendo a molteplici esigenze di fonoassorbimento.

Schiuma poliuretanica

CHE COS’E’

La schiuma poliuretanica monocomponente auto espandente per applicazioni con apposita pistola, che indurisce per effetto dell’umidità atmosferica.

La struttura cellulare è uniforme, a pori prevalentemente chiusi, la stabilità dimensionale e le proprietà meccaniche sono tali da rendere il prodotto ideale per fissare, isolare e sigillare.

Le certificazioni per l’isolamento termico e acustico la rendono ideale per eliminare i ponti termici in edilizia e per isolare dal rumore.

Ha un’ottima adesione a tutti i più comuni materiali usati in edilizia, sia lisci che porosi: legno, cemento, intonaco, metalli, materie plastiche (eccetto politene, PTFE e silicone).

La schiuma poliuretanica elimina i ponti termici e isola dal rumore, è particolarmente indicata per il montaggio, la coibentazione, l’insonorizzazione e l’isolamento di porte, finestre e cassonetti; riempie penetrando in tutte la cavità, riempie e sigilla giunti, scanalature, cavità e passaggi di tubature, esegue o completa rivestimenti termici ed acustici, fissa scatole elettriche.

VANTAGGI

Quando indurita, è inattaccabile da microorganismi e muffe e presenta un’ottima resistenza anche agli agenti chimici. Si può forare, tagliare, stuccare e verniciare. E’ impermeabile e resistente  al calore, al freddo e all’invecchiamento; è ideale per l’utilizzo con ogni tipo di pistola per l’estrusione di schiume poliuretaniche.

MODALITA’ DI APPLICAZIONE E ISTRUZIONI

Si applica a superfici pulite e sgrassate. Bisogna agitare molto bene la bombola prima di ogni uso ed avvitare la bombola al collare della pistola.

Inumidire le superfici con acqua prima di schiumare. Per un’ottima resa è ideale una temperatura della bombola dai 18 ai 22°C.

Usare i guanti inseriti nel cappellotto della bombola per evitare il contatto con la pelle.

Inumidire anche durante e dopo l’applicazione. Tramite il dosatore a vite, regolare durante e dopo l’applicazione.

Per cavità di notevoli dimensioni, applicare la schiuma a più strati, ricordarsi di inumidire sia il substrato, che la schiuma, in modo da accelerare l’indurimento e avere una presa migliore.

La schiuma è auto espandente: aumenta del doppio, perciò non riempire la cavità oltre la metà.

Il prodotto è stabile a magazzino in contenitori originali non aperti, a 20/25°C per 12 mesi dalla data di produzione.

Una volta applicata, deve essere protetta dai raggi UV e dalla luce del sole.

CARATTERISTICHE TECNICHE

Resa (espansione libera)

Litri: 40-45

Densità (espansione libera)

Kg/mc 15

Dimensione delle cellule medio-fini

Tempo di formazione della pelle: 6-8 minuti

Lavorabilità: taglio (cordolo 2 cm)

Minuti: 13-16

Indurimento completo (cordolo 2 cm)

Ore: 6-8
Temperatura di applicazione: °C +5+35
Resistenza alla temperatura: °C -40+100
Resistenza a trazione: Mpa 0,08
Allungamento a rottura: 18%
Resistenza al taglio: Mpa 0,03
Resistenza a compressione: Mpa 0,05
Assorbimento acqua: 0,3%V/V

Vantaggi: questa tecnica permette di insonorizzare acusticamente e termicamente una parete in cartongesso già realizzata, evitando di dover smontare il pannello di cartongesso ed e di conseguenza il montante, ma si pratica semplicemente un piccolo foro nel cartongesso e vi si inserisce la schiuma poliuretanica che nel giro si poche ore aumenta notevolmente il suo volume, fino ad indurirsi.

Tale tecnica evita gli sprechi ed è quindi molto economica.

LEGNO – MATERIA PRIMA

 

 

RISORSE RINNOVABILI

Coprendo quasi il 30% della superficie totale della terra, le foreste rappresentano una risorsa immensa per l’uomo e per il pianeta. Le foreste vivono e crescono di continuo producendo legno che, di conseguenza, è una delle poche materie prime veramente rinnovabili.

Senza una corretta gestione delle foreste il legno perde la sua potenzialità. E’ importante quindi sensibilizzare riguardo all’esistenza di certificazioni che indicano prodotti provenienti da foreste gestite in maniera sostenibile. Tali certificazioni (FSC e PEFC) sono nate per tutelare le foreste e chi ci lavora, infatti, una foresta gestita secondo politiche di rimboschimento non esaurisce la sua risorsa.

L’importazione incontrollata di legnami ha portato alcune specie verso l’estinzione, per questo motivo è stata creata una lista internazionale (CITES) che vieta o regolamenta il commercio delle specie a rischio.

E’ fondamentale distinguere le due famiglie di essenze del legno: Conifere, classi di piante della divisione delle gimnosperme sempreverdi con foglie aghiformi (pino, abete) e le Latifoglie, classi della divisione delle angiosperme caducifoglie (faggio, quercia, ‘acero ecc)

forestemondo_figura1

CICLO DI PRODUZIONE DEL LEGNO

Abbattimento e trasporto: è la fase del processo produttivo industriale in cui i tronchi sono movimentati dal luogo di abbattimento dell’albero alla segheria. Il trasporto del materiale può essere effettuato nei seguenti modi:

  • Trasporto terrestre: consiste nel trascinamento al suolo oppure per gravità facendo rotolare i tronchi fino a valle lungo dei pendii. I tronchi sono, infine, caricati su autocarri per il trasporto su strada o su carri merci per il trasporto ferroviario.
  • Trasporto per fluitazione: consiste nella movimentazione dei tronchi tramite l’ausilio di fiumi e di canali naturali o artificiali. La forza dell’acqua spinge i tronchi dal luogo di abbattimento al luogo di utilizzazione. Ciò è possibile soltanto se il luogo di abbattimento e di utilizzazione si trovano in prossimità del medesimo corso d’acqua. In caso contrario, i tronchi devono comunque essere trasportati via ferrovia o via strada.
  • Trasporto aereo: consiste nella movimentazione dei tronchi mediante funi e teleferiche. I tronchi sono movimentati dal luogo di abbattimento al luogo di utilizzazione. Tale sistema è praticabile se la segheria è situata in prossimità del bosco di abbattimento, in caso contrario è comunque necessario il trasporto del tronco via ferrovia o via strada.

Lavaggio: è la prima operazione che i tronchi subiscono quando arrivano in segheria. Tale operazione ha lo scopo di eliminare le linfe dal legno, pericolose perchè attirano parassiti, funghi ed insetti. Il lavaggio si effettua gettando i tronchi in vasche piene di acqua fredda e lasciandoveli per molte settimane. Tale sistema richiede quindi molto tempo ma in compenso è gratuito.

Segagione: consiste nel taglio dei tronchi in formato commerciale ( travi, assi, panconi, tavole ecc). L’ideale per ottenere assi di buona qualità, non soggette ad imbarcatura, è il taglio perpendicolare agli anelli di accrescimento. Questo tipo di taglio è economicamente il più costoso, ma in base alle caratteristiche del legno si può scegliere e stabilire l’angolazione ed il tipo di taglio. Una volta tagliato il legno perde velocemente circa il 30% di acqua presente nelle cavità cellulari.

Stagionatura ed essiccamento: consiste nell’operazione più lunga, poichè richiede molto tempo, anni se necessario, ma anche tra le più importanti, in quanto bisogna attendere che tutte le cellule presenti all”interno muoiano ed il legno si asciughi per bene, per ottenere un materiale ottimamente compatto. Questa operazione è fondamentale per assicurarsi che il legno una volta messo in commercio non si restringa di dimensioni a causa dell’umidità presente al suo interno.

Dopo queste operazioni il legno è pronto per essere venduto, ma ci sono altre due operazioni che facilitano la vendita sul mercato e danno la possibilità al cliente di acquistare il legno nel formato desiderato; queste sono:

Tranciatura: attraverso questo tipo di processo il tronco viene tagliato da una lama in fogli di spessore variabile da 0.3 mm a 0.8 mm. La lama scorre su guide, con moto alternato orizzontale avente una corsa attiva e l’altra di ritorno passiva. Il taglio si effettua nel senso delle fibre o trasversalmente ad esse. Il miglior risultato si ottiene immergendo il tronco in vasche di acqua calda o vapore.

Sfogliatura: attraverso questo tipo di processo il tronco ruotando, viene tagliato tangenzialmente da una lama in un foglio unico di spessore variabile da 2 mm a 8 mm. Anche per questo procedimento durante la lavorazione il tronco viene tenuto immerso in un bagno di acqua caldissima per evitare possibili fratture del piallaccio.

trasporto stagionatura tranciatura sfogliatura

TIPOLOGIE DI PRODOTTI

Dalle operazioni sopra descritte, siamo pronti per ottenere i prodotti che troviamo sul mercato, applicando le semplici operazioni che sono qua sotto descritte.

LEGNO MULTILAMINARE: questo tipo di pannello è composto da piallacci che, incollati tra loro alternando essenze e colori, costituiscono un blocco che viene poi sfogliato per ottenere segati con spessore maggiore di 5 mm con particolari texture. Questa tecnologia permette di utilizzare tutto il legno senza scarti.multilam

– COMPENSATO: è un pannello composto da 3 strati di fogli di legno incollati tra di loro con resine termoindurenti in modo che la venatura sia incrociata di 90°.legno-compensato_O1

– TRUCIOLARE: è costituito da trucioli di legno legati fra loro da collante termoindurente. I trucioli sono depositati a seconda della dimensione; il feltro così ottenuto ha la densità e lo spessore voluto. Attraverso la pressatura il feltro viene prima pressato a freddo, poi a caldo.truciolare

– PANIFORTE LAMELLARE: è un pannello caratterizzato dall’avere un anima centrale di lamine, ricoperta da due compensati con spessore tra 3 e 5 mm. A differenza del compensato il paniforte è autoportante e la fabbricazione dell’anima centrale inizia dagli scarti delle lavorazioni del tronco.paniforte

 

 

HSF _ Half Solid Foam (inventato)

 

Half Solid Foam è una normalissima gommapiuma all’apparenza, ma con la particolarità di poter essere compressa da tutte le direzioni tranne una. In un verso questa gommapiuma non è comprimibile. Ho ideato HSF con l’obiettivo di ottenere un nuovo materiale in grado di poter essere compresso notevolmente almeno in una direzione ma, una volta rilasciata la forza di compressione, avesse caratteristiche volumetriche importanti e morbide.

Il poliuretano espanso presenta già una notevole voluminosità ed è possibile comprimerlo in tutte le direzioni, quindi per ottenere una resistenza che blocchi la compressione in una direzione la soluzione è stata quella di inserire delle aste di poliuretano al suo interno. Il poliuretano solido che si trova internamente al volume di espanso blocca la compressione solamente in una direzione, quella delle asticelle, mentre negli altri due versi il volume rimane altamente comprimibile.

La resistenza a compressione varia a seconda della densità del poliuretano espanso per i due versi di compressione, e la resistenza a compressione nel terzo verso varia a seconda della quantità di poliuretano solido.

Questo nuovo materiale denominato Half Solid Foam, ovvero Schiuma Mezza Solida, si presta per applicazioni come questa:

Poltrone comprimibili per esser riposte

Poltrone comprimibili per esser riposte

 

Grazie all’HSF è possibile realizzare una poltrona come questa in grado di esser morbida, ma con una struttura di sostegno interna che regga la persona seduta e non la faccia sprofondare. La caratteristica principale della gommapiuma, ovvero la comprimibilità, è sfruttata per permettere all’utente di comprimere la poltrona in fase di stoccaggio e di espanderla in fase di utilizzo a diversi livelli per un uso da singolo o in coppia.

Scena tre poltrone.60

Cinghie per compressione

ESPLOSO 2

Esploso della poltrona con indicazione sul posizionamento dell’HSF

VarioTEX

La volontà è quella di ipotizzare un “materiale variabile” ovvero capace di variare il suo aspetto superficiale in base alle condizioni climatiche ambientali. Questo significa che il materiale reagirà comportandosi in maniera diversa se esposto a calore,freddo,acqua o vento. L’idea è di ottenere un materiale “vivo”, che sia in grado di cambiare a seconda dell’esposizione cui è sottoposto.

L’ipotesi è di arrivare all’ottenimento di questo particolare materiale in due modi :

– attraverso l’ideazione di una nuova matrice-fibra tessile “intelligente” microforata al cui interno sono posizionati dei minuscoli dischetti tondi collegati alla matrice, questi tondini hanno funzione di valvola.

– avvalendosi della nanotecnologia nel settore tessile e con l’utilizzo di tecnologie già esistenti come lo stampaggio di TNT (tessuti non tessuti) e materiali termo cromici.
La nuova fibra tessile dovrebbe essere realizzata con materiale resistente e leggero ma anche impermeabile per questo motivo abbiamo pensato ai tessuti non tessuti che sono principalmente delle strutture tessili piane prodotte con tecnologie diverse dalla tessitura e dalla maglieria.
variotex esploso
Con questa fibra microforata il materiale otterrebbe una struttura principale capace di “aprirsi e chiudersi” quando sollecitata da agenti climatici. Cosi si avrebbe un materiale super-traspirante quando le valvole sono in posizione verticale, aperte ed ermetico quando sono in posizione orizzontale, chiuse.
Superficialmente la fibra subirebbe un processo di teflonatura ovvero un trattamento che rende il tessuto idro/olio repellente ed un trattamento “flame retardant” per la non combustione.

 


Inoltre , con l’applicazione di speciali vernici termo cromiche questo tessuto cambia il suo colore a seconda della temperatura cui è esposto. Questo ci permette di rilevare i cambiamenti di temperatura visibilmente sul tessuto in quanto questo varierà il suo colore superficiale.
Al di sotto della fibra madre, per rinforzare il tessuto, sarebbe accoppiato uno strato protettivo più spesso composto da fibre resinate.

http://www.docbrown.info/page03/sms01.htm

L’applicazione di questo materiale trova possibili sviluppi nel settore del vestiario tecnico, dell’abbigliamento sportivo,dei prodotti da campeggio ma anche nell’arredamento di interni ed esterni, potendo essere utilizzato come rivestimento delle pareti, tende e separé o come rivestimento in edilizia.

esempi di applicazione di Variotex

GA0203-ub-urban-beach-winter-technical-ladies-awaken-snow-ski-jacket-slate-grey-front-big copy

la capacità di essere termocromatico da a Variotex la possibilità di essere utilizzato, in questo caso, come termometro vedendo la gradazione direttamente sul tessuto

EsempTessutoTermoccrom

Variotex applicato come rivestimento alle pareti, sotto l’effetto della luce, cambia il suo aspetto facendo comparire particolari disegni sulla sua texture superficiale

Il costo e la velocità di produzione, la personalizzazione ed i più svariati utilizzi sono il punto chiave di Variotex.

Come Piegare il Legno

Esistono diversi metodi, ognuno dei quali presenta pro e contro.

Metodo 1 di 3: Camera a Vapore

La camera a vapore può essere costituita da una scatola di legno, per contenere il legno da curvare, oppure da un pezzo di PVC o altro tipo di tubatura.

La scatola deve avere un buco attraverso cui è possibile pompare il vapore all’interno;

deve avere anche uno sfiatatoio in modo che la pressione del vapore non la faccia esplodere.

Chiuso il legno dentro la camera si inizia a vaporizzare. In media, il legno dovrebbe essere vaporizzato per un’ora ogni 2,5 cm di spessore.

Tolto dalla camera viene sistemato nella sagoma prima possibile e lasciato riposare finché non sarà completamente asciutto.01 02

Metodo 2 di 3: Lamine

 

Le lamine vengono tagliate leggermente più lunghe della misura finale perchè la curvatura ridurrà la lunghezza.

La sagoma viene rivestita in sughero che aiuta ad assicurare le lamine alla propria sagoma e a spianare tutte le irregolarità date dal contorno della sega in modo da ottenere una curvatura più precisa; dopo viene spalmata della colla sulla parte superiore di una delle lamine.

Le lamine incollate terranno il legno nella posizione di curvatura;in seguito si posiziona il legno nella sagoma prima che la colla abbia il tempo di fare presa.

Altre lamine ricoperte di colla vengono posizionate sopra fino a quando si ottiene lo spessore desiderato; si fissano tutti i pezzi con dei morsetti e una volta che la colla si è indurita, si segano le estremità per ottenere la misura desiderata.03 04 05

Metodo 3 di 3: Intaglio

Si prepara il legno e si intagliano dei fori, o tacche, pari a 2/3 dello spessore del legno.

Le tacche si trovano all’interno della curva che si sta cercando di modellare facendo attenzione che siano intagliate non troppo in profondità perche possono spezzare il legno.

Poi si comprimono le estremità del legno per pressare i vuoti creati dall’insieme delle tacche. Questa sarà la forma del legno una volta terminato.

In seguito si posiziona una lamina o un piallaccio sul lato frontale del legno. Questo non solo aggiusterà o stabilizzerà la curvatura, ma coprirà anche le eventuali crepe che si sono formate durante l’operazione.

06 07

TNT – TESSUTO NON TESSUTO

10gsm_100_Polypropylene_Hydrophilic_Spunbond_Nonwoven_Fabric

 

E una struttura tessile piana prodotta con tecnologie diverse dalla tessitura e dalla maglieria; consiste in un velo di fibre (per es., polipropilene, rayon viscosa) tenute insieme con procedimenti di collegamento meccanico, chimico, termico. Pertanto i tnt sono una particolare categoria di prodotti che non prevedono nel loro ciclo di fabbricazione la filatura e non comprendono i feltri e i cosiddetti materiali composti. I primi risalgono al 1930 circa, allorché alcuni ricercatori studiarono il modo di produrre surrogati del cuoio e di ridurre i costi di produzione dei tessuti eliminando le costose fasi della filatura e della tessitura.
Il successo dei non tessuti è dovuto principalmente alla possibilità di fornire prodotti funzionali, con significativi vantaggi di costo, conseguenza diretta della relativa semplicità dei processi di fabbricazione e delle elevate potenzialità degli stessi. L’impiego principale è rappresentato da articoli da gettare dopo l’uso (bende, fasciature, materiali per pulizia); tuttavia, quote significative sono rappresentate dai durevoli come geotessili (teli per risanamento biologico del terreno, materiali drenanti per costruzioni stradali e ferroviarie, sottofondo per impianti sportivi), articoli per intrafodere nei prodotti di abbigliamento, articoli per arredo della casa, prodotti per l’industria automobilistica (sia per l’arredamento interno della carrozzeria sia per la componentistica come filtri e guarnizioni), isolamenti e rivestimenti per l’edilizia e materiali per l’agricoltura (reti di protezione, impermeabilizzanti ecc.).

Esistono numerosi tipi di processi per la produzione dei non tessuti tutti comunque articolati su tre fasi: formazione del velo o del fondo, coesionamento del medesimo, post-trattamenti per migliorare il prodotto.
Nella fase di formazione del velo le fibre vengono disposte in una struttura piana, durante la quale si ottiene un semilavorato in cui la coesione tra le fibre è piuttosto debole e non ne permette l’impiego senza successive lavorazioni. Nella fase di coesionamento del velo, i veli formati nella fase precedente debbono essere legati per ovviare alla loro debole coesione.
Le tecniche più usate sono:
a) per via chimica, mediante la quale il coesionamento è realizzato attraverso l’applicazione di un collante effettuata o con immersione totale del velo o a spruzzo;
b) per via meccanica, attraverso cui le fibre sono legate per aggrovigliamento delle stesse;
c) con filo di cucitura, da cui si ottengono prodotti soffici di grosso spessore, per es. ovatte per particolari usi;
d) per via termica, grazie alla quale le fibre che formano il velo vengono saldate l’una all’altra per effetto del riscaldamento. In seguito, allo scopo di ottenere sul manufatto proprietà e caratteristiche particolari, possono essere effettuate diverse operazioni tra le quali: la goffratura, la stampa, l’accoppiamento ad altri trattamenti per influenzare proprietà come la porosità, la traspirabilità, l’assorbimento, l’idrorepellenza ecc.

Storicamente il primo uso del termine “tessuto non tessuto” è stato usato per designare un prodotto ricavato con un metodo particolare di lavorazione della carta. Lo scopo è di ottenere un succedaneo dei tessuti economico e pratico. Viene utilizzato soprattutto per fare tovaglie usa e getta ed altri prodotti simili.
Esempi di materiali nonwoven includono sia fibre naturali sia sintetiche, comprendendo per esempio il cotone idrofilo (ovatta) ed il feltro.
Tuttavia lo stesso termine di tessuto non tessuto è ora usato anche per un prodotto che si ottiene con l’utilizzo di resine e fibre sintetiche non tessute, preferibilmente di poliestere, le quali subiscono complessi e ripetuti procedimenti. In tal modo è possibile pervenire ad un prodotto finito particolarmente adatto a vari campi e applicazioni.

Caratteristiche

Le caratteristiche di un ottimo tessuto non tessuto sono:

• idrorepellenza
• resistenza a temperature basse ed anche elevate
• morbidezza o almeno non abrasività al tatto (il che lo rende utilizzabile per pulire, per rimuovere macchie o per spolverare).

Una particolare lavorazione è lo spunbonded, consistente nella fusione del polimero, che viene successivamente forato e pressato, migliorando la morbidezza del prodotto e la possibilità di renderlo molto sottile.

Applicazioni

Gli usi industriali sono tra i più disparati e, negli anni recenti, i tessuti e le fibre nonwoven hanno sostituito materiali come le schiume poliuretaniche. Fra gli usi, come applicazioni industriali:
• Edilizia:
Per ricoprire o allestire soffitti e controsoffitti.
Una particolare utilizzazione di un prodotto “non tessuto” è il cosiddetto terbond ad alta e altissima danaratura, usato come substrato nelle costruzioni (prodotti geotessili). In genere si tratta di un TNT in filo continuo di poliestere, o in fiocco di polipropilene o poliestere, prodotto con tecnologie di filatura, agugliatura e/o legatura chimica.
• Arredamento: arredi residenziali e contract: carte da parati, divani, poltrone, sedie e complementi di arredo contengono spesso alcune parti in tessuto non tessuto.
• Abbigliamento medico: camici chirurgici sterili, teleria sterile per la creazione del campo operatorio si realizzano anche, cuffie e copriscarpe.
• Estetica: cuffie monouso che si utilizzano in estetica (es. centri abbronzanti, teli per lettini per massaggi e per lampade, pattine per centri estetici o per piscine, copriscarpa per piscina ecc.)
• Uso quotidiano: il tessuto non tessuto ha applicazione anche per la produzione di oggetti di uso ed utilizzo quotidiano, come ad esempio sacchetti, borse piccole e grandi per la spesa, per contenere giornali, materiale vario.
• Agricoltura: teli di protezione di piante, ortaggi, frutta, nelle serre o per lo sviluppo di semi ed ortaggi, viene usato soprattutto in agricoltura biologica, per pacciamatura in tal caso non è permeabile alla luce del sole e inibisce la crescita delle erbacce infestanti, di tipo permeabile alla luce del sole, viene usato per proteggere le piante e le colture orticole dalle intemperie dal freddo, dall’attacco dei volatili, lumache, insetti come afidi, mosche, ecc.In questo caso funziona anche da ombreggiante pe prolungare la produzione nel tempo.
• Abbigliamento generico:
Produzione di scarpe: componenti interni della calzatura.
Spalline per indumenti.
• Industria
Tele per filtri.
Imballaggi.
• Fotografia: fondali fotografici.
• Sport: Nell’equitazione è utilizzato per migliorare le qualità elastiche dei fondi dei campi gara di salto ostacoli.

TCI

Il TCI parte dalla ricerca di realizzare un materiale innovativo e con prodotti di riciclo; si tratta di un Truciolato di Cartone  Impermeabile o Ignifugo.

Il materiale può essere realizzato con qualsiasi tipo di cartone, o dello stesso colore o di cromie differenti per creare delle fantasie uniche nel suo genere.

Il cartone inizialmente viene tritato a pezzi più o meno grandi; ciò dipende dalla texture che si vuole ricavare, viene mescolato ad un collante (acetato di vinile,vinavil) e pressato in uno stampo; lo spessore dipende dalla finitura che dovrà avere, è consigliato da un minimo di 5mm fino ad arrivare a uno spessore di 1cm per una maggiore resistenza.

Come finitura si può scegliere se renderlo impermeabile o ignifugo:

1° si può scegliere se utilizzare l’acetato di vinile, non con un grande successo ma con una discreta                             impermeabilizzazione; consigliato per interni.                                                                                                                                  Impermeabile 4/10

2° si può utilizzare la poliurea, per una elevata impermeabilizzazione; consigliata per interni e esterni .               Impermeabile  9/10

3° Si può utilizzare uno spray ignifugo realizzato dall’azienda K.A.B. , per renderlo ignifugo; consigliato per interni.  Ignifugo  7/10

Il materiale può essere utilizzato come finitura per interni o esterni,  per realizzare arredi o oggettistica di qualsiasi tipo.

TCI

ModificheArticolo Pultrusione

Pultrusione

La pultrusione (dall’inglese pull + extrusion, ovvero “estrusione per trazione”) è un processo continuo utilizzato per produrre profilati polimerici rinforzati. Il primo brevetto fu ad opera di W.Brant Goldsworthy nel 1951. La prima macchina di pultrusione operativa, molto probabilmente, è stata al Polygon Plastic. Il brevetto su emesso negli Stati Uniti nel 1951 e nei primi anni ’50 gli apparati di pultrusione per la produzione di semplice barre solide di assemblaggio furono operativi in diversi impianti. Molte di quelle macchine erano progettate  e costruite in casa ed erano dotate di sistemi di tiro intermittenti.

Le fibre di rinforzo (es, fibra di vetro o fibra di carbonio, ecc..) vengono prelevate dalla cantra e fatte passare attraverso un bagno di impregnazione dove vengono legati alla matrice della resina. La trazione tira le fibre (già impregnate nella resina) facendole passare attraverso un pettine imboccando, poi, una stazione di preformatura (ovvero una filiera non riscaldata che conferisce al profilato che dimensioni desiderate schiacciando e compattando le fibre). Vengono fatte entrare, successivamente, in uno stampo riscaldato (curin die) avente la forma della sezione del prodotto finale desiderato. Il die presenta una temperatura elevata favorendo la polimerizzazione della resina. Questo cambio di temperatura però non è immediato: all’interno del forno sono presenti tre zone a differente temperatura (zona di preriscaldo, zona di gelificazione e zona ad elevata temperatura). All’uscita dal forno il profilato viene trasportato fino alla zona di taglio dove viene tagliato da lame. Alla fine della macchina di pultrusione si trova il sistema di trazione (lontano rispetto al forno di cura in modo tale da permettere un perfetto raffreddamento del profilato in modo tale da evitare deformazioni). Il sistema della pultrusione è basato sull’equilibrio tra la velocità di trazione del traino e i tempi di polimerizzazione della resina: se la catalisi avviene troppo velocemente, il materiale diventa duro all’interno del die, bloccando il processo di trazione. Al contrario, ovvero se la catalisi è troppo lenta, il materiale uscirà dal die ancora gelificato, e la forza di trazione al quale verrà sottoposto, causerà la deformazione del profilo in uscita.I profilati hanno ottima resistenza a trazione nella direzione delle fibre, mentre nella direzione trasversale le proprietà sono abbastanza basse, visto che dipendono dalla resina. Per aumentare quindi le proprietà meccaniche del profilato è possibile usare dei nastri tessili.

 Il profilo solido ottenuto è così pronto per essere automaticamente tagliato a misura.

Essendo un processo continuo, la pultrusione è particolarmente adatta, tecnologicamente ed economicamente, ad una produzione su larga scala o in serie.

 La pultrusione così come descritta è possibile con due tipi di matrice polimerica: termoindurente (poliestere, vinilestere, epossidica, acrilica, ecc.) e termoplastica (poliuretano Fulcrum® e polipropilene Twintex®).

 L’unica differenza nel processo è quella che nella pultrusione termoplastica è presente un secondo stampo a valle del primo per il raffreddamento, la calibrazione del prodotto e l’applicazione del rivestimento o coating. La scelta della tecnologia da adottare sarà in base alle caratteristiche intrinseche dei materiali e ai parametri imposti dal progetto.

1.1 Macchina di pultrusione

Un’attrezzatura tipica di pultrusione consiste dei seguenti elementi (fig.1.1)

fig.1.1                Microsoft Word - Tesi_Renato.doc

pultrusione    pultrusion

a. Rastrelliera
b. Recipiente di Resina
c. Die di formatura
d. Die riscaldato di metallo accoppiati
e. Meccanismo di tiro
f. Sistema di taglio

A. La rastrelliera

La rastrielliera consiste in una scaffalatura adatta per inserire i rotoli di roving da tirare e da piastre forate ( realizzate in materiale ceramico) posizionati sopra il centro dei rotoli in modo tale da condurre le fibre di rinforzo attraverso il bagno di resina. Nella preparazione del processo bisogna fare attenzione che i filamenti non frizionino l’uno contro l’altro (altrimenti si genererebbe una considerevole carica statica che causerebbe increspature, ovvero fuzz ball, incrementando la viscosità.  Il metallo è il materiale adatto per le scaffalature poichè in questo modo possono essere collegate al sistema di messa a terra e dissipare così la carica statica. Un’alternativa all’uso di fguide con fori ceramici è un sistema di tubi in vinile per guidare i filamenti di rinforzo dalla rastrelliera al recipiente in resina.

B. Recipiente in resina

Il recipiente in resina è realizzato in lamiera o in alluminio contenente all’interno rulli che forzano il materiale di rinforzo al di sotto della superficie della miscela di resina liquida. I rulli o le fessure all’estremità dell’uscita possono essere regolati in modo tale da asportare parte dell’eccesso di resina. Sono previste, poi, delle piastre grigliate o pettini, all’estremità di ingresso e all’uscita del recipiente in modo tale da tenere i filamenti di rinforzo in orizzontale mentre attraversa il recipiente. Questo è composto anche da un tappo di drenaggio per svuotare la miscela.

C. Die di formatura

Il sistema di preformatura consolida la fase di rinforzo e il prodotto inizia ad assumere la forma prestabilita. Il die può essere realizzato in flourocarbonato o polietilene ad alto pese molecolare (poichè sono facili da fabbricare e da pulire) o in piastre di acciaio al cromo (per avere una durata maggiore su lunghi cicli di produzione).

D. Die riscaldato di metallo accoppiato

Le piastre metalliche al cromo accoppiate possono essere riscaldate mediante cartucce elettriche, oli caldi o nastri riscaldanti. La cura delle sezioni unidirezionali può essere accelerata e resa più uniforme utilizzando radiazioni per radiofrequenze (RF) o mediante scambi termici conduttivi. Se si optano le cure con le RF è necessario avere una sezione corta dello stampo costruita con un materiale che sopporta le radiazion RF (es. teflon TM) e i filamenti di rinforzo.

E. Meccanismo di tiro

Il meccanismo di torin è costiuto da un paio di catepillar contenenti cuscinetti imbottiti o da un doppio set di cilindri di afferraggio con cuscinetti imbottiti (che possono essere sincronizzati per un tiro continuo) o infine un singolo cilindro per un tiro intermittente.

F. Sistema di taglio

Un sistema di taglio efficiente utilizza un disco abrasivo  o un filo continuo diamantato o un sistema di raffreddamento spray (che minimizza le qualità di polveri necessarie).

1.2 Mercati di riferimento

I prodotti inizialmente realizzati attraverso questo processo riguardavano gli oggetti destinati al mercato ricreativo e sportivo (es. canne da pesca) e nel mercato elettrico. Nei primi anni il mercato elettrico dominò la commercializzazione della pultrusione.  . Non appena nuovi pultrusori si affacciarono sul mercato aumentò  la quantità delle applicazioni per i prodotti pultrusi aumentò.Il mercato dei beni di consumo/ricreativo ed elettrico dominarono il commercio della pultrusione nel 1976. Successivamente il mercato elettrico ha continuato ad espandersi.  Tabella

Applicazioni elettriche per prodotti pultrusi:
– Barre spaziatrici nei trasformatori
-Pali per linee elettriche
– Scale
– Barre supporto dei canali per comunicazione
– Vassoi di supporto cavi
– Cunei ad U per motori statorici
– Bracci di servizio per carri
– Attuatori di interruttori
– Tubi di fusibili

Applicazioni di elementi di consumo/ricreative per prodotti pultrusi
-Canne da pesca, Stecche per vele ,Aste per tende, Antenne CB, pattini per tavoli ,Maniche per utensili ,Aste da sci, Mazze da hockey, Sostegno per recinzioni, Elementi per moto,Pale di eliche, Archi e frecce, Balestre
Mazze da golf, Aste per bandiere, Aste per il salto dell’asta,  Barre per xilofono, Aste per ombrelli, Elementi per gatti delle nevi ecc..

Fonti: http://www.fedoa.unina.it/3586/1/Carbone_Renato.pdf http://www.saimex.it/tecnologia.asp http://www.lamiflex.it/it/pultrusione

Prototipazione Rapida _ RP

021 rapid-prototyping-propeller-fdm 451186

La prototipazione rapida è un insieme di tecniche industriali che consentono la produzione di oggetti di geometria complessa, in tempi molto ridotti, a partire dalla definizione matematica dell’oggetto realizzata su un modello tridimensionale, volte a realizzare il cosiddetto prototipo

Indipendentemente da come lo si realizza, per prototipo si intende “il primo elemento della serie”. Questi può essere concettuale, funzionale, tecnico o di pre-serie, e in ogni caso può svolgere funzioni differenti nell’azienda: può servire per valutare costi, tempi di ciclo, risposta del mercato e così via.

Si basa sulla considerazione che ogni oggetto costituito da tante sezioni di spessore infinitesimo. Il prototipo viene, così realizzato sezione dopo sezione, trasformando il problema da tridimensionale in bidimensionale. Gli oggetti sono ottenuti con progressiva aggiunta di materia. Per questo motivo la tecnologia RP è anche definita tecnica di produzione per strati o per piani (layer manufacturing)

Definizione

Il prototipo non è una necessità avvertita solo dalle moderne aziende. Il ricorso al prototipo è, infatti, un’esigenza sentita sin dall’antichità, quando ci si poteva affidare solo a carta e attrezzi da disegno, per cui la realizzazione del prototipo permetteva di effettuare importanti osservazioni sul progetto in corso. I materiali e le tecniche con cui i prototipi si realizzano sono diversi e, ricorrendo a tecniche tradizionali, la loro costruzione è affidata ad artigiani o modellisti. In questo caso ci troviamo di fronte a una difficoltà incompatibile con le esigenze odierne della competizione globale: la diminuzione dei costi e dei tempi di realizzazione.

Mentre negli scenari competitivi è ampiamente sopportabile un aumento dei costi di sviluppo, sicuramente non è accettabile un ritardo per l’immissione sul mercato di un dato prodotto. Infatti un ritardo di pochi mesi può causare una perdita sugli utili anche del 30%, mentre un aumento dei costi di sviluppo, anche del 50%, è ampiamente sopportabile per le imprese.

Per quanto premesso sono stati messi a punto processi con l’obiettivo di ridurre sia i costi di realizzazione che i tempi di costruzione del prototipo stesso; queste tecniche vengono definite rapid prototyping (RP) o prototipazione rapida.

Lo sviluppo delle prime macchine RP è dovuto a Charles W. Hull, che per primo realizzò una macchina di tipo SLA-1 (StereoLitographic Apparatus). Successivamente gli studi sono avanzati così da giungere a generazioni successive della SLA e messa a punto di tecnologie differenti quali LOM (Laminated Object Manufactoring), SLS (Selective Laser Sintering), FDM (Fused Deposition Modeling), LENS (Laser engineered net shaping). Anche lo scenario d’impiego è cambiato, poiché lo sviluppo di queste macchine non è più affidato alla collaborazione con grosse aziende o centri di ricerca, ma soprattutto grazie alla diffusione nelle piccole e medie imprese, imputabile alla sensibile diminuzione dei costi di queste tecnologie.

La prototipazione rapida si differenzia dalle tecniche tradizionali di lavorazioni meccaniche perché mentre queste ultime operano per asportazione di materiale, ossia ottengono la forma voluta da un blocco all’interno della quale essa già esiste, le tecniche RP operano su una base concettuale inversa, ossia per addizione di materiale, con la possibilità di poter ottenere forme anche molto complesse, impossibili da realizzare con le lavorazioni tradizionali, semplicemente aggiungendo materiale strato per strato. Si parla, infatti, di layered manufacturing (fabbricazione stratificata).

Classificazione delle tecniche RP

La prototipazione rapida è una tecnica piuttosto recente, ma anche se giovane si può tranquillamente affermare che i materiali e le macchine evolvono continuamente. Ogni casa costruttrice ha sviluppato e continua a sviluppare una propria tecnica con l’impiego di materiali molto differenti tra loro. Infatti la classificazione principale delle tecniche RP è sulla natura dei materiali impiegati, principalmente sul diverso stato dei materiali impiegati, in particolare polveri, liquidi, solidi. Oggi l’impiego di polveri sta assumendo sempre maggiore importanza, poiché teoricamente la macchina può rimanere la stessa e, cambiando il tipo di polvere, si possono ottenere oggetti con caratteristiche differenti, sia estetiche sia meccaniche.

Oltre alle polveri, che possono essere a un componente o due componenti per la presenza di un legante, ci sono tecniche che si basano su liquidi, costituiti sostanzialmente da resine che vengono fatte polimerizzare, e infine l’uso di materiali solidi quali fili o fogli speciali di carta.

Le fasi della RP

Macchina per prototipazione rapida a sinterizzazione selettiva mediante laser

La prototipazione rapida si può paragonare all’operazione di stampa di un testo, solo un po’ più complicata. In dettaglio le fasi che portano alla realizzazione del prototipo sono le seguenti:

  1. Creazione del file STL
  2. Gestione del file STL
  3. Costruzione del prototipo layer by layer (strato dopo strato)
  4. Post trattamenti

Fase 1: Creazione del file STL

È una fase preliminare alla prototipazione vera e propria e consiste nella generazione del file STL e nella sua verifica. Il file STL (Standard Triangulation Language To Layer) è uno standard grafico che descrive l’oggetto tramite una decomposizione in triangoli delle superfici che lo compongono. In pratica le superfici del pezzo vengono meshate (‘“mesh” significa “maglia”) con elementi triangolari. Approssimativamente il numero di questi triangoli è tanto maggiore quanto meglio si vuole approssimare la superficie. Lo standard STL fu sviluppato inizialmente dalla “3D Systems” ed è attualmente lo standard accettato da quasi tutti i sistemi di prototipazione rapida in commercio.

La fase di generazione del file STL si può scomporre in due sotto-processi; in particolare la prima sotto-fase impegna l’intelletto del progettista e consiste nel realizzare il modello matematico, esclusivamente in ambiente CAD, partendo da due strade ben distinte e precisamente:

  • Mediante l’ausilio integrale di software CAD
  • Mediante l’impiego di tecniche di ingegneria inversa

La prima delle due precedenti è la strada che si percorre quando si realizza un prodotto che si ha già in mente e che si vuole mettere nero su bianco, oppure si deve procedere alla modifica di un prodotto esistente di cui si ha già il modello matematico. La seconda strada è indicata quando non si dispone o non esiste il modello matematico e si procede, mediante tecniche di ingegneria inversa (reverse engineering), ossia mediante appositi strumenti si scansiona la superficie dell’oggetto di cui si vuole il modello CAD. Questi restituiscono un certo numero di punti appartenenti alle superfici scansionate, punti che in gergo si individuano con il nome “nuvola di punti”. La nuvola viene elaborata tramite CAD o software dedicati per ottenere il modello matematico tridimensionale.

La seconda sotto-fase della fase 1 consiste nel realizzare il file di estensione .STL (Standard Triangulation Language) mediante apposite utility di esportazione o direttamente dal CAD qualora questa utility sia integrata oppure si deve prima salvare in un formato intermedio (Iges, Acis-Sat) e poi con software dedicato realizzare l’STL. Bisogna fare attenzione a non effettuare troppi passaggi prima di arrivare all’STL per evitare un deterioramento eccessivo della matematica del modello.

Fase 2: Gestione del file STL

Una volta generato il file STL si deve verificare che sia esente da errori. Il controllo si fa attraverso software dedicati, commerciali come il Magics RP della “Materialise” o open source mediante i quali oltre a individuare e correggere gli errori presenti, si possono progettare i supporti per le parti a sbalzo, orientare gli oggetti (operazione che può influenzare fortemente il risultato finale), modificarli ed eseguire lo slicing, cioè generare le “fette” che sovrapposte le une alle altre daranno vita al solido finale. Lo slicing è una operazione critica perché determina le caratteristiche superficiali dell’oggetto finito. Questa operazione può essere di tipo uniforme oppure adattativo quando lo spessore delle slice (letteralmente: fette) è variabile e lo si sceglie in funzione della curvatura della superficie al fine di adattare meglio la geometria finale, riducendo l’effetto staircase (le superfici inclinate sono approssimate da scalini). Una descrizione più specifica sarà descritta più avanti.

Fase 3: Costruzione del prototipo “Layer by Layer”

Consiste nell’inviare alla macchina il file STL o le slice, a seconda del modello di prototipatrice, e procedere con la deposizione del materiale strato per strato fino ad arrivare all’oggetto finale. Questa fase può durare alcune ore in funzione delle dimensioni dell’oggetto in particolare dell’altezza, pertanto un’accurata scelta dell’orientazione è importante sia per la finitura superficiale sia per ridurre i tempi macchina.

Fase 4: Post trattamenti

Sono operazioni manuali il cui scopo è togliere l’oggetto stampato dalla macchina e liberarlo dal supporto o dal materiale in eccesso ed eventualmente operare ulteriori finiture. Queste possono essere semplici, nel caso in cui si tratta di rimuovere il prototipo dalle polveri in eccesso, o leggermente più complicate, come nel caso della tecnica PolyJET, dove si ricorre a un’idropulitrice che rimuove il liquido di supporto. In altri casi si può procedere a un miglioramento delle superfici ricorrendo a trattamenti superficiali quali l’impiego di carta abrasiva o verniciatura.

Problematiche della RP

Come ogni attività anche la RP è soggetta ad alcune problematiche che influenzano il risultato finale, pertanto un’attenta analisi preliminare e una corretta applicazione delle metodologie derivanti da queste analisi aiuta a diminuire di molto gli inconvenienti che potrebbero verificarsi.

Problematiche di generazione del STL

La prima problematica che interviene è quella legata alla generazione del file STL, dato che un eccesso di errori presenti in esso può deteriorare a tal punto la rappresentazione dell’oggetto che il risultato finale è tale da non consentire l’utilizzo del prototipo. Gli errori più comuni e le cause che li generano sono:

  • Discontinuità del verso della normale dei triangoli; i triangoli presentano differente orientazione che genera rugosità superficiale sul pezzo finito. Si è appurato che questo problema si presenta quando il pezzo occupa contemporaneamente più quadranti e il software non gestisce questo baco.
  • Overlapping (sovrapposizione) dei triangoli: alcuni triangoli risultano parzialmente o completamente sovrapposti. Questo genere di incongruenza si presenta maggiormente quando si fa uso di operazioni booleane.
  • Holes (fori): i software preposti alla generazione dell’STL non sono in grado di gestire correttamente le operazioni booleane e possono creare dei fori che devono essere chiusi
  • Bad contours (contorni imperfetti): i triangoli, per effetto di una errata scelta della tolleranza e delle caratteristiche della superficie, risultano discontinui pertanto si deve ricorrere a una operazione di stitching (ricucitura), ossia la superficie o una parte deve essere tirata in modo da far combaciare i lati dei triangoli.

Problematiche di slicing

Rapid_prototyping_slicing

Illustrazione del software che sviluppa posizione, forma e dimensioni degli slice. Voxel è il volume elementare (l’analogo del “pixel” in tre dimensioni) e cioè il più piccolo elemento distinguibile in uno spazio tridimensionale. Ogni “voxel” sarà individuato dalle coordinate x, y, z di uno dei suoi otto angoli o dal suo centro. Il termine è usato nelle rappresentazioni tridimensionali

Lo slicing, come già ribadito, è la suddivisione del modello matematico, ossia il file STL che già risulta in parte degradato dalla conversione dal formato proprio del CAD all’STL, in “fette” orientate orizzontalmente rispetto alla disposizione che si è fatta dell’oggetto all’interno del volume di lavoro nella macchina. Data la particolare metodologia di lavorazione, la superficie finale del pezzo presenterà un aspetto a gradini. È evidente che a differenti spessori delle slice corrisponderanno differenti risultati finali, in particolare per le superfici curve. L’ideale sarebbe di disporre spessori infinitesimali e macchine capaci di stampare tali slice in modo velocissimo.

Per macchine a spessore di slice costante, dette slice uniformi, il problema non si pone più di tanto dato che il campo d’intervento dell’operatore è relegato alla sola scelta dell’orientazione del pezzo sulla tavola di lavoro. Discorso differente nel caso di sistemi a slice adattative; infatti, appositi software si occupano di modulare l’altezza delle slice in base alla curvatura del pezzo, per cui si avranno slice più spesse di fronte a superfici a elevato raggio di curvatura e più sottili nelle zone a curvatura elevata. Il risultato finale è quello di avere una superficie a gradini, effetto denominato staircase (letteralmente: scalinata, gradinata).

Problematiche di contenimento

Un altro importante inconveniente cui si può incorrere è il fatto che il prototipo può contenere o meno la superficie nominale. Se il profilo nominale si trova all’interno del prototipo, con una successiva figura di finitura, nel caso non siano rispettate le tolleranze indicate, il prototipo può essere accettato. Se il profilo nominale è all’esterno del profilo, se le tolleranze lo permettono, il prototipo può essere considerato buono.

Problematiche d’interfacciamento

Sono le problematiche che si riscontrano durante il passaggio dati dal CAD alla macchina. C’è da dire che oggi i più diffusi CAD hanno integrati moduli di esportazione, per cui i problemi citati nel paragrafo “Problematiche di generazione del STL” sono alquanto ridotti anche se in alcune occasioni possono riscontrarsi.

Ottimizzazione della fase di stampa

La scelta di un’orientazione piuttosto che un’altra permette di avere risultati differenti. Ottimizzare la fase di stampa consiste nello scegliere la corretta orientazione per tutti i corpi messi sulla tavola di lavoro; infatti, quando si tratta di disporre un solo pezzo questa risulta abbastanza facile, poiché si deve tenere conto di ciò che può succedere al singolo pezzo.

Cambiare l’angolo che una superficie forma con la base di lavoro aumenta o diminuisce la rugosità a causa dell’aumentare dell’effetto staircase. Quando invece si devono disporre più pezzi, oltre a tenere sotto controllo quanto appena esposto, si deve cercare di ridurre il più possibile il tempo di lavorazione.

I tempi di lavorazione si riducono in modo diverso a secondo della macchina impiegata. Una disposizione con i pezzi lungo l’asse y, ha un tempo di costruzione molto superiore a quello per realizzare gli stessi pezzi disposti lungo l’asse x della macchina.

Le linee guida che si possono delineare per la disposizione dei pezzi sono le seguenti:

  • Valutare preventivamente l’orientazione ottimale e tenere presenti le disposizioni possibili, compatibilmente con le specifiche imposte dal committente.
  • Tra le orientazioni ammissibili, scegliere quelle che presentano altezza inferiore.
  • Disporre sulla tray (tavola di appoggio) pezzi che presentano altezza il più possibile omogenea
  • Cercare di ricoprire la maggior superficie possibile della tray, con il criterio precedentemente esposto, al fine di ridurre le passate per completare la slice.

Le tecniche RP

Dalla prima prototipatrice di Charles W. Hull basata sulla tecnica SLA-1 si sono sviluppate molte altre tecniche la cui differenza sostanziale consiste nell’avere oggetti con caratteristiche meccaniche che si avvicinano sempre più alla produzione di serie. Vediamo adesso qualcuna di queste tecniche.

SLA (StereoLitographic Apparatus)

CAD_CAM

1) Sviluppo del modello con CAD

2) Elaborazione CAM per tradurre il modello in slice

3) Liquido che polimerizza (passa allo stato solido) in presenza di luce laser

4) Meccanica che, guidata dal computer, abbassa la tavola di appoggio (tray) e quindi il prototipo in costruzione realizzando in successione gli slice (“le fette”) superiori

5) Il generatore di luce laser che viene guidato dal computer per generare, per polimerizzazione (rendere solido il liquido), il prototipo strato dopo strato

La stereolitografia è stata la prima tecnica messa a punto. Si basa sulla polimerizzazione di un liquido per effetto di un laser. Nella prima fase si predispone il posizionamento finale del pezzo da realizzare su workstation ed eventualmente si generano i supporti. Successivamente il laser, focalizzato sul piano di lavoro mediante sistemi ottici, provvede a polimerizzare la prima sezione del prototipo. Successivamente il piano si abbassa e il procedimento prosegue con la polimerizzazione dello strato successivo.

Struttura a nido d’ape

Per ridurre il tempo di costruzione il laser polimerizza solo i contorni esterni delle superfici e le collega con una struttura a nido d’ape per cui alla fine della costruzione il pezzo è esposto a raggi UV mediante apposite lampade per un tempo sufficiente alla completa polimerizzazione.

La tecnica PolyJET

Il processo pratico si basa sulla deposizione di strati liquidi di fotopolimeri sensibili ai raggi ultra violetti e quasi in contemporanea due potenti lampade UV provvedono al loro indurimento. Più precisamente una serie di pompe trasportano due resine, quella che serve per realizzare il modello e quella che serve come supporto, dalle cartucce ai serbatoi della testina. La testina provvede a deporre in modo appropriato le resine. In particolare la resina “modello” è depositata dove c’è il volume del prototipo, invece quella supporto si utilizza per riempire le cavità o per sorreggere pareti inclinate di un angolo maggiore di 88° (gradi sessagesimali) con la linea dell’orizzonte (lato oggetto).

Deposta la slice, che presenta spessore di 16 μm, viene esposta a radiazione UV per mezzo delle lampade UV poste ai lati della testina e solidali con essa. A questo punto il piano si abbassa della quantità necessaria e il procedimento si ripete.

Questa tecnica ha la caratteristica di ottenere delle superfici la cui rugosità varia dai 2-3 µm ai circa 15 µm, con delle risoluzioni molto spinte.

 

Multi Jet Modeling (MJM)

Questo metodo è quanto di più simile ci sia a una stampante a getto di inchiostro. Nella testina è presente una resina termoplastica che viene disposta sulla tavola di lavoro a creare la slice. Successivamente si abbassa la tray e la resina aderisce alla slice precedente.

 

Drop on Demand (DOD)

Questo metodo è simile al precedente, il materiale del modello e quello del supporto sono depositati in sequenza e poi si passa alla slice successiva fino alla fine. Il post trattamento consiste nell’eliminare il materiale di supporto.

(Selective) Laser Sintering

La sinterizzazione laser, una volta chiamata anche SLS (Sinterizzazione Laser Selettiva), fa impiego di polveri, termoplastiche, metalliche o silicee, e come dice il nome, fa uso di un laser per sinterizzare i materiali impiegati per la costruzione del prototipo. Inizialmente viene steso un sottile strato di polvere da un apposito apparato e il laser provvede alla sinterizzazione ove necessario. La tavola si abbassa della quantità voluta, si stende un altro strato di polvere e il tutto si ripete. Il vantaggio sta nel fatto che si possono utilizzare diverse tipologie di polveri e non c’è bisogno di prevedere dei supporti dato che è la polvere non sinterizzata che provvede a sostenere i piani superiori. Alla fine del processo il pezzo deve essere liberato dalla polvere in eccesso, operazione non molto complessa, e nel caso di polveri metalliche e ceramiche, subiscono anche un trattamento termico per migliorarne le caratteristiche. Per tutti gli altri materiali si possono prevedere altri tipi di trattamento a secondo delle esigenze.

 

Modellazione a deposizone fusa (FDM)

La modellazione a deposizone fusa (Fused Deposition Modelling, FDM) fa uso di fili e barrette di materiale termoplastico, deposto su un vassoio da una testina capace di muoversi lungo 3 assi x, y e z. Il processo è tutto automatico, così come l’eventuale generazione dei supporti, spesso creati a nido d’ape per alleggerire la struttura. Alla fine della lavorazione il prototipo non richiede di ulteriori trattamenti fuorché l’eliminazione dei supporti ove non necessari.

Produzione di oggetti laminati (LOM)

La produzione di oggetti laminati (Laminated Object Manufacturing, LOM) o laminazione di fogli di carta, impiega fogli di carta speciale tagliata secondo la slice voluta e incollata alla precedente. Il suo vantaggio è quello di poter avere dimensioni relativamente elevate per il volume di lavoro. Il supporto è costituito dalla carta in eccesso e il post trattamento è molto delicato in quanto bisogna estrarre il materiale in eccesso con attrezzi tipici della lavorazione del legno. In più, avendo il prototipo un aspetto simile al compensato, bisogna fare una finitura con carta abrasiva per evitare rischi di distacco degli strati e sicuramente un trattamento di impermeabilizzazione per prevenire l’assorbimento di umidità.

Stampa 3D

Questa lavorazione è simile alla SLS, ma le polveri anziché essere sinterizzate vengono mantenute insieme da un collante spruzzato con una testina simile a quelle presenti nelle stampanti a getto d’inchiostro. Il collante viene rapidamente asciugato e il prototipo ottenuto va delicatamente estratto per evitare sfaldamenti e sottoposto a un trattamento termico per migliorarne le caratteristiche.

Sul mercato oggi esistono stampanti 3D “fai da te” che utilizzano una varietà di materiali e che permettono di creare la maggior parte di oggetti 3D, come ad esempio la stampante Fabber prodotta dal progetto open source Fab@Home[3] o il progetto RepRap.

Fusione laser selettiva (SLM)

Anche la fusione laser selettiva (Selective Laser Melting, SLM) è del tutto simile alla sinterizzazione laser selettiva, ma se ne differenzia per l’impiego di polveri metalliche integrali, ossia senza l’ausilio di bassi fondenti. Ne deriva che anche il laser è più potente e alla fine si ha un oggetto del tutto simile alla produzione di serie, che non richiede particolari finiture superficiali e che può essere sottoposto tranquillamente a lavorazioni tradizionali. Allo scopo di prevenire l’ossidazione dei metalli nella camera di lavoro si ricrea un’atmosfera inerte.

Electron Beam Melting (fusione da fascio elettronico)

È del tutto simile alla precedente, solo che per permettere una corretta focalizzazione del fascio elettronico sul piano di lavoro si deve creare il vuoto nella camera di lavoro, il che previene anche la formazione di ossidi metallici nelle polveri.

Il fascio elettronico, potendo concentrare una potenza di spot superiore rispetto al laser, può fondere polveri metalliche alto fondenti quali il titanio.

Una particolare applicazione fattibile con questa tecnica è la produzione di protesi biomediche in titanio, mediante l’utilizzo di polveri di titanio ad alta compatibilità biomedica.

Laser engineered net shaping (LENS)

È un processo di formatura con cui si ottengono componenti metallici depositando fili o polvere metallici in una poltiglia di metallo generata dall’azione di un fascio laser di elevata potenza sulla superficie superiore di un substrato metallico preventivamente depositato su una piattaforma.

 


 

Bibliografia

  • F. Bernardo – “Prototipazione Rapida e Progettazione Aeronautica: dall’analisi dei parametri operativi alla verifica sperimentale del prototipo” – Tesi di Laurea – 2006 – Università degli Studi di Salerno
  • Galardi L., Truono F. – “La prototipazione rapida come strumento di benchmarking” – Tesi di laurea – 2003 – Università degli Studi di Salerno
  • Slide dell’università degli Studi di Lecce, Prof. Carola Esposito Corcione