Nelle applicazioni in cui il consumatore è l'utente finale, i materiali compositi devono solitamente soddisfare determinati requisiti estetici. Tuttavia,materiali rinforzati con fibresono ugualmente preziosi nelle applicazioni industriali, dove la resistenza alla corrosione, l'elevata resistenza e la durata sono i fattori determinanti delle prestazioni. #Manuale delle risorse#Funzione#Carica
Sebbene l'uso di materiali compositi in mercati finali ad alte prestazioni come l'aerospaziale e l'automotive abbia spesso attirato l'attenzione dell'industria, la maggior parte dei materiali compositi utilizzati viene utilizzata in componenti non ad alte prestazioni. Il mercato finale industriale rientra in questa categoria, dove le proprietà dei materiali solitamente enfatizzano la resistenza alla corrosione, la resistenza agli agenti atmosferici e la durevolezza.
La durabilità è uno degli obiettivi di SABIC (con sede a Riyadh, Arabia Saudita), che ha sede nello stabilimento produttivo op Zoom di Bergen, nei Paesi Bassi. L'impianto ha iniziato l'attività nel 1987 e lavora cloro, acidi forti e alcali ad alte temperature. Si tratta di un ambiente altamente corrosivo e i tubi in acciaio possono rompersi in pochi mesi. Per garantire la massima resistenza alla corrosione e affidabilità, SABIC ha scelto fin dall'inizio la plastica rinforzata con fibra di vetro (GFRP) come materiale principale per tubi e apparecchiature. I miglioramenti apportati ai materiali e alla produzione nel corso degli anni hanno portato alla progettazione di componenti in composito. La durata è estesa a 20 anni, eliminando così la necessità di sostituzioni frequenti.
Fin dall'inizio, Versteden BV (Bergen op Zoom, Paesi Bassi) ha utilizzato tubi, contenitori e componenti in GFRP realizzati in resina di DSM Composite Resins (ora parte di AOC, Tennessee, Stati Uniti e Sciaffusa, Svizzera). Nello stabilimento sono stati installati complessivamente dai 40 ai 50 chilometri di condotte composite, inclusi circa 3.600 spezzoni di tubo di diverso diametro.
A seconda del design, delle dimensioni e della complessità del componente, i componenti compositi vengono prodotti utilizzando metodi di avvolgimento a filamento o di deposizione manuale. Una tipica struttura di pipeline è costituita da uno strato anticorrosivo interno con uno spessore di 1,0-12,5 mm per ottenere la migliore resistenza chimica. Lo strato strutturale di 5-25 mm può fornire resistenza meccanica; il rivestimento esterno ha uno spessore di circa 0,5 mm, che può proteggere l'ambiente di fabbrica. Il rivestimento offre resistenza chimica e funge da barriera alla diffusione. Questo strato ricco di resina è costituito da velo di vetro C e mat di vetro E. Lo spessore nominale standard è compreso tra 1,0 e 12,5 mm e il rapporto massimo vetro/resina è del 30% (in peso). Talvolta la barriera alla corrosione viene sostituita con un rivestimento termoplastico per dimostrare una maggiore resistenza a materiali specifici. Il materiale del rivestimento può includere cloruro di polivinile (PVC), polipropilene (PP), polietilene (PE), politetrafluoroetilene (PTFE), fluoruro di polivinilidene (PVDF) ed etilene clorotrifluoroetilene (ECTFE). Per saperne di più su questo progetto, clicca qui: "Tubazioni resistenti alla corrosione per lunghe distanze".
La resistenza, la rigidità e la leggerezza dei materiali compositi stanno diventando sempre più vantaggiose anche nel settore manifatturiero. Ad esempio, CompoTech (Sušice, Repubblica Ceca) è un'azienda di servizi integrati che si occupa di progettazione e produzione di materiali compositi. È impegnata in applicazioni avanzate e ibride di avvolgimento di filamenti. Ha sviluppato un braccio robotico in fibra di carbonio per Bilsing Automation (Attendorn, Germania) in grado di movimentare un carico utile di 500 kg. Il carico e gli utensili in acciaio/alluminio esistenti pesano fino a 1.000 kg, ma il robot più grande è prodotto da KUKA Robotics (Augusta, Germania) e può gestire solo fino a 650 kg. L'alternativa interamente in alluminio è ancora troppo pesante, con una massa del carico utile/utensile di 700 kg. L'utensile in CFRP riduce il peso totale a 640 kg, rendendo fattibile l'applicazione dei robot.
Uno dei componenti in CFRP forniti da CompoTech a Bilsing è un braccio a T (T-shaped boom), ovvero una trave a T con profilo quadrato. Il braccio a T è un componente comune nelle apparecchiature di automazione tradizionalmente realizzate in acciaio e/o alluminio. Viene utilizzato per trasferire i pezzi da una fase di produzione all'altra (ad esempio, da una pressa a una punzonatrice). Il braccio a T è collegato meccanicamente alla barra a T e il braccio viene utilizzato per spostare materiali o pezzi grezzi. I recenti progressi nella produzione e nella progettazione hanno migliorato le prestazioni dei pianoforti a T in CFRP in termini di caratteristiche funzionali chiave, le principali delle quali sono vibrazione, flessione e deformazione.
Questo design riduce vibrazioni, flessioni e deformazioni nei macchinari industriali e contribuisce a migliorare le prestazioni dei componenti stessi e dei macchinari che li utilizzano. Per saperne di più sul boom di CompoTech, leggi qui: "Il T-Boom in composito può accelerare l'automazione industriale".
La pandemia di COVID-19 ha ispirato alcune interessanti soluzioni basate su materiali compositi, volte a risolvere le sfide poste dalla malattia. Imagine Fiberglass Products Inc. (Kitchener, Ontario, Canada) si è ispirata alla stazione di test COVID-19 in policarbonato e alluminio progettata e costruita dal Brigham and Women's Hospital (Boston, Massachusetts, USA) all'inizio di quest'anno. Imagine Fiberglass Products Inc. (Kitchener, Ontario, Canada) ha sviluppato una propria versione più leggera utilizzando materiali compositi rinforzati con fibra di vetro.
L'IsoBooth dell'azienda si basa su un design originariamente sviluppato dai ricercatori della Harvard Medical School, che consente ai medici di stare in piedi separatamente dai pazienti ed eseguire i tamponi con le mani esterne, indossando i guanti. Il ripiano o il vassoio personalizzato di fronte alla cabina è dotato di kit per i test, materiali di consumo e un contenitore per salviette disinfettanti per la pulizia di guanti e coperture protettive tra un paziente e l'altro.
Il design Imagine Fiberglass collega tre pannelli di visualizzazione in policarbonato trasparente con tre pannelli colorati in fibra di vetro/fibra di poliestere. Questi pannelli in fibra sono rinforzati con un'anima a nido d'ape in polipropilene, dove è necessaria una maggiore rigidità. Il pannello composito è stampato e rivestito con un gelcoat bianco all'esterno. Il pannello in policarbonato e le porte del braccio sono lavorati su router CNC Imagine Fiberglass; gli unici componenti non realizzati internamente sono i guanti. La cabina pesa circa 40 kg, può essere facilmente trasportata da due persone, è profonda 84 cm ed è progettata per la maggior parte delle porte commerciali standard. Per maggiori informazioni su questa applicazione, visitare: "I compositi in fibra di vetro consentono un design più leggero del banco di prova COVID-19".
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Il primo serbatoio di stoccaggio commerciale a forma di V della Composites Technology Development Company annuncia la crescita dell'avvolgimento di filamenti nello stoccaggio di gas compresso.