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PROCESSO RTM: UN PROCESSO ECONOMICO PER LA PRODUZIONE DI COMPONENTI IN FIBRA COMPOSITA DI SERIE

Aggiornamento: 6 nov 2024


Indice dei contenuti:



Il Resin Transfer Moulding (RTM) ha rivoluzionato la produzione di componenti rinforzati con fibre. In questo post del blog, esamineremo da vicino questo processo innovativo e i suoi vantaggi per l'industria moderna


Che cos'è il Processo RTM?

Nel processo RTM, una preforma di fibre (preforma 3D) viene inserita in uno stampo chiuso e successivamente infiltrata sotto pressione con un sistema di resina liquida. Quando la resina si indurisce, crea un componente forte, leggero e strutturalmente rigido. I materiali fibrosi tipici utilizzati nell'RTM includono fibre di vetro o di carbonio. I sistemi di resina possono consistere in resine epossidiche, poliesteri o vinilesteri, a seconda dei requisiti specifici del prodotto finale


Erklärung des RTM-Verfahren
Source: Wikipedia

Fasi del Processo RTM

  • Preparazione dello Stampo e dei Materiali di Rinforzo: Lo stampo viene preparato e rivestito con un agente distaccante per facilitare l’estrazione. Le fibre di rinforzo vengono disposte nello stampo sotto forma di stuoie o tessuti per rafforzare il componente finale.

  • Chiusura dello Stampo e Applicazione del Vuoto: Lo stampo viene chiuso e viene applicato un vuoto per garantire una distribuzione uniforme della resina ed evitare bolle d’aria.

  • Iniezione della Resina: La resina viene iniettata nello stampo, distribuendosi uniformemente attraverso il vuoto e saturando completamente la struttura delle fibre.

  • Indurimento: Dopo l’infiltrazione completa, la resina indurisce a temperatura ambiente o in forno, in base ai materiali utilizzati.

  • Estrazione e Post-Lavorazione: Dopo l'indurimento, il componente viene estratto dallo stampo e può essere ulteriormente lavorato o verniciato se necessario.


Varianti del Processo RTM

Ci sono diverse varianti dell’RTM, che differiscono in termini di pressione e velocità:

  • RTM Standard: Utilizza pressioni di iniezione fino a 20 bar.

  • RTM ad Alta Pressione (HD-RTM): Funziona a pressioni più elevate (fino a 230 bar nella camera di miscelazione) per tempi di ciclo più rapidi.

  • Compression-RTM: Un metodo avanzato in cui lo stampo non è completamente chiuso all'inizio per una migliore distribuzione della resina a pressioni più basse.

RTM-Prozessablauf im Detail

Vantaggi del Processo RTM

  • Alta Qualità del Prodotto e Precisione: Il processo a stampo chiuso garantisce un'elevata precisione dimensionale e qualità della superficie costante.

  • Riduzione di Peso con Alta Resistenza: I materiali plastici rinforzati con fibre offrono un'eccellente resistenza con un peso ridotto.

  • Efficienza e Benefici Economici: Pur richiedendo un investimento iniziale per la produzione dello stampo, l’RTM consente una produzione rapida ed economica per grandi serie.

  • Vantaggi Ambientali e Minore Spreco di Materiale: Rispetto ai metodi di colata aperta, l’RTM comporta meno sprechi di materiale e minori emissioni.


Applicazioni del Processo RTM

Il processo RTM è utilizzato in vari settori grazie alla sua idoneità per componenti di diverse dimensioni e complessità.

  • Industria Automobilistica: Utilizzato per produrre parti leggere di carrozzeria come cofani, porte e spoiler.

  • Aerospace Industry: The high demands for strength and lightness in aerospace make RTM an ideal choice for components like fuselage structures, wings, and paneling.

  • Settore Sportivo e Ricreativo: Bici, racchette, tavole da surf e altri articoli sportivi traggono vantaggio dalla leggerezza e dalla resistenza dei componenti RTM.


Sfide e Prospettive

Nonostante i numerosi vantaggi, i produttori devono affrontare diverse sfide nel processo RTM..


Ottimizzazione del Processo

Una delle principali sfide consiste nell'ottimizzare il processo di iniezione, in cui devono essere considerati contemporaneamente due fattori critici:


  • Tempo di Ciclo: È essenziale mantenere la fase di iniezione il più breve possibile per garantire una produzione economica.

  • Qualità del Componente: Allo stesso tempo, deve essere assicurata un'alta qualità, soprattutto per evitare difetti come le sacche d'aria.


La sfida è che velocità di flusso eccessivamente elevate possono causare spostamenti delle fibre e la formazione di sacche d'aria, limitando la potenziale riduzione del tempo di ciclo.


Tecnologia degli Stampi

Lo sviluppo di stampi adeguati presenta un'ulteriore sfida:

  • Precisione: Gli stampi devono garantire un'elevata precisione dei contorni e qualità della superficie.

  • Stabilità: Devono resistere alla pressione di iniezione e fornire una sufficiente forza di chiusura e rigidità.

  • Gestione della Temperatura: Un controllo preciso e una distribuzione uniforme della temperatura all'interno dello stampo sono essenziali per un'ottimale indurimento della resina.

  • Sistema di Ingresso: La posizione e il design dei punti di iniezione sono fondamentali per un’impregnazione completa e uniforme delle fibre.

  • Tenuta: Un fattore chiave sia per la qualità che per la durata degli stampi.

  • Ventilazione: I canali di ventilazione devono essere pianificati attentamente per evitare sacche d'aria e garantire il riempimento completo della cavità.

  • Efficienza: Meccanismi rapidi di apertura e chiusura sono necessari per ottenere tempi di ciclo brevi.

  • Sensori Integrati: Gli stampi RTM moderni possono essere dotati di sensori per monitorare in tempo reale la pressione della resina, la temperatura e la linea di flusso.


Ein von MICADO realisiertes RTM-Tool zur Serienfertigung von CFK-Spoilern​

Selezione e Lavorazione dei Materiali

La scelta e la lavorazione dei materiali presentano sfide uniche:

  • Allineamento delle Fibre: Per geometrie complesse, raggiungere e mantenere l’allineamento desiderato delle fibre può risultare difficile.

  • Drappeggiabilità: La formabilità delle preforme tessili deve essere considerata, in particolare con l’uso di tessuti multiaxiali.


Riproducibilità

Una riproducibilità elevata è essenziale per una produzione in serie di successo:

  • Parametri di Processo: Il controllo costante di parametri come pressione di iniezione, temperatura e velocità di flusso è fondamentale.

  • Qualità delle Preforme: Garantire una qualità uniforme delle preforme in fibra è necessario per mantenere la coerenza nella produzione.


Tecnologia dell'Automazione

Implementare soluzioni di automazione è essenziale per la convenienza economica, ma presenta anche delle sfide:

  • Complessità del Sistema: Combinare più fasi di lavorazione in una linea automatizzata senza interruzioni richiede ingegneria sofisticata.

  • Adattabilità: I sistemi automatizzati devono essere versatili per adattarsi a una gamma di forme e dimensioni dei componenti.


RTM- Verfahren verknüpft mit Automatisierungslösungen

Assicurazione Qualità

Sviluppare metodi efficaci di controllo qualità è essenziale:

  • Ispezione Inline: Implementare procedure di ispezione direttamente nel processo produttivo può essere impegnativo.

  • Rilevamento dei Difetti: L’identificazione affidabile di difetti come pori o delaminazioni è cruciale per la qualità del componente.


Affrontare queste sfide richiede una pianificazione accurata e un’ottimizzazione continua del processo RTM. Superando questi ostacoli, la tecnologia RTM può raggiungere il suo pieno potenziale per una produzione seriale economica e di alta qualità di componenti rinforzati con fibre.


Conclusione

Il processo di Resin Transfer Molding (RTM) è un metodo innovativo ed efficiente per produrre componenti rinforzati con fibre, noto per la sua alta precisione, stabilità e vantaggi ambientali. Con applicazioni versatili e la capacità di ottimizzare peso e resistenza, l’RTM ha un futuro promettente in vari settori high-tech

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