La lavorazione materiali compositi avanzati comporta la possibilità di sfruttare le proprietà di ciascun componente per migliorare le caratteristiche che questi ultimi avrebbero se presi singolarmente. I compositi che si trovano nei prodotti finiti, in svariati settori di applicazione, si presentano con delle superfici piane, intrecciate con filamenti di fibra di carbonio, oppure con strutture a nido d’ape. Il tutto è pensato per conferire grande resistenza, ottimizzando le prestazioni meccaniche dei manufatti e abbinandole ad una sostanziale leggerezza.
I compositi hanno grande versatilità perchè molteplici sono le proprietà grazie alle quali trovano diffusione in diversi settori. Un materiale composito non è solo forte e resistente alle pressioni, ma è anche capace di sopportare bene gli sbalzi termici, di resistere ad attacchi corrosivi e agli agenti atmosferici. Molti vengono introdotti anche in particolari dove sono richieste proprietà anti incendio, specialmente in parti che stanno in zone molto calde o soggette ad elevate temperature.
La produzione dei compositi avanzati e loro impiego
I compositi avanzati prevedono l’inserimento di materiali rinforzanti all’interno di componenti resinosi, miscelati in percentuali differenti. Le moderne tecnologie permettono, almeno parzialmente, di orientare le fibre in modo da creare maggior resistenza nelle zone più sollecitate del manufatto. In questo modo si ottengono miglioramenti notevoli sotto diversi aspetti, nei punti ove è ritenuto necessario.
Questo comporta la possibilità di impiegare i materiali compositi avanzati in ambiti in cui fino a poco tempo fa era impensabile, esplorando così nuovi settori di applicazione: ciò è reso possibile per merito delle proprietà e dei benefici che tali materiali possono dare. Per alcune categorie merceologiche avere la possibilità di utilizzare compositi avanzati rappresenta una condizione imprescindibile per produrre e vendere a determinati clienti che chiedono leggerezza e performance al tempo stesso. Un esempio su tutti è il mondo dell’automotive, dell’aviazione e delle competizioni racing.
Le moderne macchine a controllo numerico riescono pure a dare forma ai pezzi, seguendo anche le linee più complesse e difficili, ottimizzando le rifiniture nei contorni. Rispetto ai metalli, come ad esempio l’acciaio, utilizzando i compositi in fibra di carbonio è facile migliorare molti aspetti caratteristici dei particolari: riduzione di peso, minor tempo di esecuzione del lavoro, usure ridotte degli utensili, ambiente di lavoro più pulito. I compositi sono impiegati pure in quelle applicazioni in cui è richiesta una elevata resistenza alla corrosione.
La fibra di carbonio che va inserita nella composizione del composito potrebbe prevedere una dimensione piccolissima dei singoli filamenti, a seconda delle specifiche esigenze. Se si vuole più resistenza è necessario inserire fibre più lunghe, anche se ci sono diatribe molto diffuse su tale distinzione, una volta sicuramente più marcata e maggiormente oggetto di discussione tecnica.
Le resine impiegate per la produzione dei compositi
La lavorazione dei compositi prevede che questi possano essere ottenuti non solo con resine termoplastiche, ma anche con quelle termoindurenti. Queste ultime richiedono maggiore semplicità operativa ma non sono riciclabili, al contrario di quelle termoplastiche.
Il principale vantaggio di una resina termoindurente consiste nell’avere un ottimo potere impregnante, inglobando meglio le fibre. Una volta avvenuta la reticolazione, il materiale entra in uno stato “definitivo”, senza più possibilità di deformazioni, come se fosse “congelato” in quella forma e composizione. Qualsiasi lavorazione successiva dovrà essere svolta quindi a livello meccanico, senza l’ausilio della temperatura. E’ proprio in tale situazione che i centri di lavoro a controllo numerico per la lavorazione della fibra di carbonio trovano impiego, con la possibilità di disporre di più operazioni e processi di lavorazione sullo stesso impianto.