RICERCA
Mandrini avanzati in stampa FDM per compositi
L’Università degli studi di Catania, in collaborazione con l’azienda abruzzese ACS Srl, investe sulla manifattura additiva con la tecnica FDM

di Gianluca Cicala, Giuseppe Abramo, Davide Giordano, Roberto Catenaro

L’Università degli studi di Catania, in collaborazione con l’azienda abruzzese ACS (Advanced Composites Solutions) Srl, investe sull’applicazione di tecniche di manifattura additiva per la realizzazione di componenti complesse in compositi.

La ricerca industriale è stata basata sull’utilizzo della tecnica FDM (Fused Deposition Modelling) mediante l’utilizzo di una macchina professionale Fortus 400mc disponibile presso il gruppo di ricerca del professor Gianluca Cicala all’Università di Catania.

La stampa 3D non solo permette la creazione di oggetti funzionali, ma costituisce anche una valida alternativa rispetto alle tecniche di tooling tradizionali.

Durante la fase di sperimentazione, si è fatto uso di tecnopolimeri solubili per la creazione di mandrini solubili con geometrie complesse (fig. 1, fig. 2). Il lavoro di sviluppo ha riguardato anche la realizzazione di componenti strutturali (fig.3) in cui viene utilizzata la stampa FDM e di tecnopolimeri ad elevate proprietà termomeccaniche per la produzione di stampi e di componenti sandwich di tipo strutturale. In questo caso si è utilizzato il tecnopolimero Ultem9085.

Sono state proposte e testate diverse architetture di mandrino solubile per poter ottimizzare al meglio la fase di dissoluzione del mandrino, garantendo sia una finitura di superficie interna ottimale sia una resistenza meccanica idonea ai processi di produzione in autoclave e out of autoclave.

Il mandrino in Ultem (fig.3) è stato realizzato con una geometria interna alveolare conformata sulla geometria necessaria per l’applicazione (fig.4).

Successivamente, il mandrino è stato rivestito con un pre-impregnato della Cytec Engineered Materials per processi out of autoclave (fig.5).

Grazie all’utilizzo di un core material a geometria complessa stampato in ULTEM©, è stato possibile realizzare un telaio sandwich in fibra di carbonio ultra leggero (appena 550 grammi) necessario all’assemblaggio di un motore BLDC da 2 KW con un moltiplicatore di coppia con rapporto 1:12.

Questo telaio si è dimostrato in grado di sopportare le sollecitazioni previste nell’utilizzo specificato.

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