presentato da ATI ”MASTER CUBE”

Transcript

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MASTER CUBE : Relazione finale
Montebelluna, 26/11/2010
Relazione illustrativa dell’attività svolta
PROGETTO ESECUTIVO in raccordo alla MISURA A
(presentato da ATI ”MASTER CUBE”, la cui copofila
è
eCUBE GROUP S.ca.r.l. con sede a Montebelluna -TV)
LEGGE REGIONALE n° 8 del 04/04/2003 e successive modifiche n° 5 del 16/03/2006
DGR n° 1965 del 15/07/2008
Titolo : Realizzazione di nuovi accessori di abbigliamento e per uso personale, di alta
qualità, implementando nuovi processi produttivi con materiali compositi - in
particolare carbonio - finalizzati ad un pubblico prevalentemente maschile e
sportivo.
Scopo del progetto
Il progetto presentato dalla ATI MASTER CUBE che è nei fatti una filiera con al proprio interno
tutte le fasi operative, dal design alla progettazione - prototipazione, alla realizzazione delle
attrezzature tecniche (stampi), alle lavorazioni di confezionamento, stampaggio plastiche e
poliuretani / resine espansi, termoformature e lavorazioni di materiali compositi (carbonio), aveva
come finalità una serie di attività di ricerca e messe a punto successive per la realizzazione
una linea di accessori di alta qualità (calzature, orologi, valigeria ed altri accessori
personali), destinata ad un uomo di “successo” - con buona capacità di spesa - che
potrebbe acquistare questi prodotti in quanto sintesi di design e materiali pregiati /
innovativi, nei quali “inserire” creatività, soluzioni tecniche grazie a nuovi sistemi
produttivi.
Scopo del progetto era quindi quello di ideare, progettare e mettere a punto tutta una serie di
nuove attività di tipo sperimentale (ricerca) per produrre dei nuovi prodotti / accessori che
potessero essere collaterali alle attività tipiche dei Partners della ATI (piccole imprese terziste)
ma che avessero anche la potenzialità di uscire direttamente sul mercato finale - prodotti
TOTALMENTE NUOVI per tutti i Partners -, visto che si era dimostrata la capacità di svolgere
queste attività per conto dei Clienti storici.
In questa operazione, tutti i partecipanti alla ATI hanno avuto un proprio ruolo e delle attività
specifiche e come previsto, si è anche strutturata una profonda attività di ricerca con un
trasferimento di conoscenze e capacità tecniche, creando così un nuovo Know How specifico,
grazie anche ad un qualificato lavoro di coordinamento dalla società consortile capofila.
Come vedremo di seguito, questi obiettivi e scopi sono stati complessivamente realizzati.
Va da se, che i costi per gli strumenti (macchinari ed attrezzature) e per le attività operative sono
stati per la maggioranza dei casi COSTI NUOVI e di sola pertinenza al progetto.
La nostra domanda di finanziamento prevedeva un totale di spesa per €. 300.000,00
(trecentomila), che poi è stata portata a €. 250.000,00 (duecentocinquantamila) con Decreto
approvativo della giunta regionale n° 291 del 10/12 /2008. ( Allegato A al Decreto n. del 291
10.12.2008 ) .
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Di conseguenza, la tabella per le tipologia di spese ammessa a contributo è la seguente :
TIPOLOGIA di SPESA
% max
COSTI TOTALI
Personale impiegato “interno” all’aggregazione addetto al progetto
(max 20%sul totale della spesa ammissibile)
18%
Euro 45.000
Consulenze di personale “esterno” all’aggregazione beneficiaria del
contributo
5%
Euro 12.500
2.5%
Euro 6.250
Utilizzo di laboratori ed attrezzature di misurazione
2%
Euro 5.000
Uso di speciali apparecchiature o nuovi elementi da assemblare nei
macchinari di produzione
50%
Euro 125.000
Acquisto di hardware
5%
Euro 12.500
Materiali di test per la messa punto
10%
Euro 25.000
Acquisto di software
3%
Euro 7.500
4.5%
Euro 11.250
100%
37%
250.000,00 Euro
92.500,00 Euro
Studi di fattibilità tecnica
Spese generali consentite nell’ordine max del 10% del totale spese
sopra
TOTALE AMMESSO
% APPROVATO
Realizzatori del progetto
Tabella, suddivisa per Partner OPERATIVO, del contributo concesso LORDO e contributo al
NETTO della ritenuta d’acconto del 4% (se restano confermati i dati sopra) :
SOCIO ATI
CONTRIBUTI
CONTRIBUTI AMMESSI – 4%
AMMESSI lordi
Betac Srl
-----
----
Dualpress Srl
-----
----
Engineering Team Srl
7.772,38
7.461,49
Fra. Val Srl
-----
----
Furmor Protect Srl
-----
----
Giadasystem Sas
-----
----
Industrie Sportive Srl
-----
----
Max Snc di Pivesso
Massimo e C.
-----
----
Ric Srl
-----
----
S&M Srl
-----
----
TOTALE
87.830,94
84.317,68
5
Resoconto dei bisogni che si intendeva soddisfare col progetto e quelli soddisfatti
I bisogni che il progetto intendeva soddisfare per i Partners della ATI erano :
a) la capacità di dare risposte non solo sulle problematiche tecniche produttive che ogni nuovo
prodotto richiede ma anche di mercato (grado di competitività del prodotto sviluppato, limite dei
costi in rapporto al prezzo finale accettato dal mercato, identità del prodotto, forme di marketing)
che aumenteranno automaticamente anche le capacità di fornire un miglior servizio di conto
terzismo alla propria clientela,
b) la capacità di ricercare nuovi materiali e/o nuove tecnologie produttive al fine di migliorare l’offerta
odierna, cambiando il “declinare” dell’investimento che oggi ancora si percepisce come un costo
e non come un’opportunità, se non come unica possibilità di restare sul mercato,
c) migliorare la capacità di pianificazione delle risorse e dei tempi.
d) aumentare le interelazioni tecnico operative progettuali fra i Partners
Questi nuovi “asset” imprenditoriali si riteneva fossero più facilmente acquisibili se si usciva dalla
quotidiana prassi operativa del conto lavoro, creando viceversa un NUOVO progetto unitario e
“proprietario” ai Partners.
I prodotti / accessori di qualità che abbiamo pensato, ideato, disegnato e prototipato (destinati
all’UOMO nella fascia di età fra i 35 - 50 anni, libero professionista e/o manager che ha raggiunto
livelli elevati di successo grazie alle proprie capacità professionali), hanno in termini di design, un
unico filo conduttore ed uno style classico, impreziositi da materiali innovativi come i materiali
compositi o le fibre naturali che li rendono viceversa assai moderni e di alto valore.
Come vedremo poi, tutti i prodotti prototipati alla fine delle fasi di ricerca attuate hanno o finiture in
carbonio o parti strutturali con carbonio o materiale composito riciclato e/o nuovi tessuti co-ibridati
da fibre naturali e resine naturali.
Risultati dalla realizzazione del progetto, sia in termini qualitativi che quantitativi
Il progetto ha come previsto ampliato le conoscenze e le capacità organizzative dei singoli Partners
rispetto ai NUOVI processi produttivi con una alta partecipazione sia emotiva che fattiva.
In progetto si prefigurava l’obiettivo di prototipare tutta una serie di NUOVI
accessori.
prodotti finiti ed
Per questo, tutti processi di ricerca sono stati studiati in termini organizzativi e hanno imposto la
ricerca di nuovi macchinari che sono stati acquistati e/o modifiche agli esistenti e nuove / dedicate
attrezzature tecniche come gli stampi per l’iniezione delle materie plastiche e stampi per lo
stampaggio dei materiali compositi. Rispetto al progetto iniziale, le quantità di investimenti
/ costi per attrezzature sono risultate quantitativamente più contenute mentre è stato
speso quasi il doppio per gli acquisti di materiali di prova e test. Questo si è
determinato perché da un lato per alcune prime sperimentazioni iniziali abbiamo
impiegato attrezzature “simili” già in possesso ai Partners sia perché lo sviluppo del
progetto ha fortemente assunto la caratteristica di ricerca / implementazione di nuovi
materiali, alcuni dei quali quasi “creati” ex novo dai fornitori su ns. indicazione e
quindi con costi di campionatura più elevati.
Come previsto i partecipanti/Partners hanno dovuto interloquire anche con alcuni “grandi” fornitori
multinazionali, dato che alcuni materiali impiegati sono di nuova “generazione” e quindi sono venuti
in possesso di informazioni tecniche e rapporti commerciali che amplieranno le loro conoscenze per
sviluppare nuove opportunità di servizi / semilavorati per i propri clienti attuali o aprire nuove aree di
mercato.
In termini quantitativi, il progetto si prefigurava l’incrementa del fatturato dei partecipanti/Partners
per una quota prevista dal 10% al 15% nei 2 anni subito dopo la conclusione del progetto stesso.
Purtroppo la sopraggiunta crisi mondiale ancora in essere ha ridotto queste previsioni ma, ed è
questo il dato più significativo, grazie a questo progetto i Partners – che ricordiamolo sono tutte
aziende terziste - possono ora attivare tutta una nuova azione commerciale che permetterà loro di
sopportare meglio il drastico calo di ordinativi nell’anno 2009 e nel 1° semestre di questo 2010 che
mediamente si attesta – sulle attività tipiche – dal -15% al -50% del fatturato.
Descrizione tecnica dettagliata dell’intervento attuato
Il progetto Realizzazione di nuovi accessori di abbigliamento e per uso personale, di alta qualità,
implementando nuovi processi produttivi con materiali compositi - in particolare carbonio finalizzati ad un pubblico prevalentemente maschile e sportivo presentato ed approvato dalla
Regione Veneto prevedeva una serie di “sottoprogetti” specifici e in questa relazione finale
dell’attività svolta, riteniamo sia corretto mantenere la stessa suddivisione esplicativa delle attività e
dei risultati raggiunti.
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Sottoprogetto : Nuovo sistema di aerazione per calzature
Obbiettivi
Verificare i sistemi di ricircolo dell’aria interna alla calzatura esistenti sul mercato :
1
caratteristiche tecniche / componenti / copertura brevettuale
Creare ex novo un sistema di ricircolo : NUOVO e non in contrasto con i sistemi brevettati
2
caratteristiche tecniche / componenti / differenze con esistenti brevetti
Verificare funzionalità nuovo sistema di ricircolo dell’aria interna delle calzature
3
campioni per “applicabilità” produttiva / test comparativi
Descrizione delle ricerche
Ricerca 1.
Verificare i sistemi di ricircolo dell’aria interna alla calzatura esistenti sul mercato.
Obbiettivo : Garantire “novità” sostanziali al nuovo sistema di ricircolo dell’aria.
Ricerca 2.
Creare ex novo un sistema di ricircolo, non in contrasto con i sistemi esistenti e
brevettati.
Obbiettivo : Valutare gli aspetti fisiologici della sudorazione dei piedi; valutare le aree della
calzatura dove intervenire; valutare i possibili componenti del nuovo sistema e per ultimo che
questi elementi siano veramente diversi da quelli brevettati.
Ricerca 3.
Verificare funzionalità nuovo sistema di ricircolo dell’aria interna delle calzature.
Obbiettivo : Valutare se il nuovo sistema, nei suoi componenti definitivi, avrebbe attivato quel
ricircolo dell’aria ipotizzato e testare in termini quantitativi la minor sudorazione sul piede
comparando 2 calzature identiche nella costruzione e nei materiali, una con il sistema e l’altra
senza.
Set-up dei lavori
Ricerca : 1
•
•
Ricerca delle calzature (o dei marchi) di maggior successo commerciale europeo che
dichiarano l’impiego di sistemi di ricircolo dell’aria interna alle calzature e quindi un maggior
confort dato dalla riduzione della sudorazione al piede.
Ricerca delle informazioni tecniche sui vari componenti i sistemi esistenti e sul loro
funzionamento.
•
Ricerca su banche dati web (esp@cenet) e anche con il supporto di uno studio brevettuale
specialistico – Barzanò & Zanardo - delle rivendicazioni presentate e di quelle accettate
dagli Enti esaminatori.
Ricerca : 2
•
•
•
•
Ricerca di tipo tecnico comparativo fra la comunicazione commerciale / pubblicitaria sui
benefici dei sistemi esistenti e i reali comportamenti dei sistemi stessi.
Ricerca di tipo medico-ortopedico sulle aree della pianta del piede su cui “intervenire”.
Ricerca sulla “quantità” di aria da movimentare all’interno della calzatura per avere dei
benefici realmente superiori ai sistemi esistenti.
Ricerca sulla tipologia dei componenti da creare in netta differenza rispetto ai componenti
finora utilizzati anche dal punto di vista brevettale.
Ricerca : 3
•
•
•
Esecuzione dell’industrializzazione dei componenti il sistema.
Esecuzione di campioni di calzature nelle varie tipologie costruttive comprensive dei
componenti del nuovo sistema.
Esecuzione del test comparativo “con e senza sistema” presso laboratorio accreditato.
Ricerca : 1
A partire dalla fine del 2008, la società Engineering Team Srl - con il supporto del Sig. Girardi
Sisto - , ha eseguito una ricerca preliminare dei brand di calzature “traspiranti” di maggior
successo commerciale (a livello europeo, anche se sono sopratutto aziende italiane le leader).
E’ seguita una fase di approfondimento sulle modalità costruttive – tipologia dei componenti - e sul
funzionamento dei “più affermati” sistemi; ed in ultima analisi, dalle loro rivendicazioni brevettuali.
I sistemi di ricircolo dell’aria nelle calzature in commercio hanno TUTTI lo scopo di ridurre
la sudorazione del piede e quindi di garantire un miglior confort.
La ricerca ha evidenziato che i principali sistemi intervenivano sulla suola :
VALLEVERDE (aria condizionata)
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Calzature mantengono il piede ventilato. Il loro segreto sta nella suola che è composta da
tante microvalvole in gomma che con la pressione del piede riescono ad espellere l’aria
presente nella calzatura. L’aria nuova, poi, entra dall’alto spinta dalla pressione atmosferica.
Ad ogni passo, quindi, c’è un continuo ricambio di aria...
GEOX
LA SUOLA
Geox ha posizionato una serie di piccoli fori nella suola di gomma, in corrispondenza della
più alta concentrazione di ghiandole sudoripare della pianta del piede (area metatarsiale).
LA MEMBRANA
Geox ha poi interposto fra la suola microforata e il sottopiede microforato una speciale
membrana, costituita da un materiale microporoso capace di assorbire il sudore sotto forma di
vapore acqueo e di espellerlo attraverso la suola forata. Grazie a questa tecnologia, l’acqua non
riesce ad entrare nella scarpa e il piede rimane asciutto
LIGMAR GOMMA SRL
Micro valvole ricavate da stampo per iniezione della suola in modo da avere delle micro “riserve” di aria che
si immettono all’interno della tomaia durante la deambulazione
STONEFLY
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Come si potrà notare, questi sistemi agiscono o attraverso sistemi a “microvalvole” ricavate
direttamente sulla suola (Valleverde e Ligmar) o con una pompa a se stante (Stonefly) oppure
come nel caso di Geox inserendo una membrana idrorepellente e traspirante fra la suola – in
questo caso forata – e il sottopiede traforato (presente anche in tutti gli altri sistemi).
I sistemi analizzati lavoravano poi, su una SOLA area / parte del piede e cioè nella parte
metatarsiale (Geox – Valleverde) o nel tallone (Stonefly), mentre quello della Ligmar pur essendo
esteso su tutta la pianta del piede risultava meno efficiente degli altri perchè a lungo andare la
struttura delle microvalvole si deformava e nel tallone venivano già occluse per la necessità di
interporre un cambrione rigido antitorsione (in metallo o nylon stampato) in fase di costruzione
della calzatura.
Questa attività di studio e analisi è stata portata avanti in collaborazione con medici ortopedici che
altresì evidenziavano come l’area migliore su cui posizionare eventuali sistemi di pompaggio
dell’aria interna fosse il tallone e non l’area metatarsiale.
Ricerca : 2
In prima analisi quindi, il nostro sistema per essere “innovativo” e non interferire con i sistemi
coperti da tutela brevettuale doveva NON avere la suola forata, NON utilizzare delle pompe con
valvole d’uscita laterale sulla suola e agire su ENTRAMBI i punti di “contatto” della scarpa sul
terreno (tallone + metatarso) al fine di poter incrementare la funzionalità del sistema stesso e
collegato a questo obiettivo, poter inserire un nuovo elemento “elastico” che aiutasse la camminata
dell’utilizzatore e parimenti la stabilità del piede, creando quindi un nuovo sistema EVOLUTO
dove l’azione di riduzione della sudorazione fosse la somma del ricircolo dell’aria interna
alla scarpa con un potenziamento della circolazione sanguigna nel piede.
Con questi parametri abbiamo cominciato ad ipotizzare delle soluzioni che abbiamo confrontato
con i vari medici ortopedici ed in particolare con alcuni ricercatori delll’Università di Pavia che ci
hanno supportato verso la soluzione finale individuata, che è composta da :
a)
b)
2 anelli di campanule rovesciate (di diverso diametro e profondità) da posizionare nelle 2
aree interessate alla funzione di “pompaggio” / ricircolo dell’aria interna, e
un elemento sottile ma elastico in fibra di vetro (spessore 0.7 mm) da posizionarsi sotto il
sottopiede di montaggio al posto del tradizionale cambrione rigido su cui incollare sotto i 2
anelli di campanule rovesciate
Sulla suola sarebbero stati ricavati SOLAMENTE degli “abbassamenti/piccole cave” per accogliere
gli anelli con le campanule incollate sotto il cambrione in fibra di vetro... in pratica non sarebbe
stato necessario sviluppare una suola “dedicata” ma anzi molte delle suole esistenti sarebbero
potute essere riutilizzate con il nuovo sistema di ricircolo dell’aria interna. L’aria calda esce verso il
collo del piede e/o lateralmente sulla tomaia se opportunamente predisposta con tessuti traspiranti
e/o inserti in plastica con mircrofori e contemporaneamente viene sostituita da aria più fredda.
Questo nuovo sistema è completamente diverso dai vari sistemi brevettati.
Vedasi sotto il sistema realizzato e una suola prototipo (qui già con i particolari stampati):
Lo schema di fuzionamento del sistema è il seguente :
13
Ricerca : 3
Per poter verificare la piena funzionalità del sistema di ricircolo dell’aria, siamo quindi passati alla
fase ingegneristica (modelli in resina per le suole e design cad dei particolari del sistema) e di
realizzazione delle attrezzature (stampi per i vari particolari del sistema).
In termini di ricerca si sono individuati i polimeri plastici da utitlizzare per le campanule e la ricerca
del laminato in fibra di vetro che avesse un modulo elastico giusto ed altresì facilmente lavorabile
(taglio e foratura) e fosse incollabile sul sottopiede e nella suola. Inoltre l’attrezzura per i
componenti il sistema dovevano essere sviluppati per essere semplici (attenzione ai costi) e
modulari per l’ampiezza delle taglie (dal 36 al 47) delle calzature da produrre. In questo caso è
stato fondamentale il supporto dei partners GIADASYSTEM Sas, FRA.VAL Srl, BETAC Srl, MAX
Snc, Industrie Sportive Srl.
Completata questa fase abbiamo quindi realizzato delle calzature di test. Per la realizzazione di
queste calzature siamo dovuti “uscire” dal nostro distretto dello Sportsystem e avere il supporto di
un modellista ed un calzaturificio delle Marche, che ci hanno campionato le calzature sotto
riportate (i modelli sono stati disegnati da un designer esterno, a cui abbiamo commissionato il
design delle calzature e di tutti i prodotti relativi al progetto “Master Cube”) :
Esempio calzatura classica
Esempio calzatura sneakers
Nota : tutte le fodere interne sono state personalizzate con stampa digitale da Industrie Sportive
Srl.
Per poter validare infine l’efficienza del nuovo sistema di ricircolo dell’aria interna alla calzatura ci
siamo avvalsi delle attività di laboratorio e test di un Ente Svizzero - EMPA - azienda speciale del
Parlamento Svizzero che collabora con la SWISS ARM per trovare nuove soluzioni di confort per
l’equipaggiamento delle reclute e con il quale collaboriamo da tempo.
I test hanno visto l’impiego di un macchinario dedicato (camera climatica) col quale si sono
confrontate 2 calzature identiche nella costruzione / materiali di cui 1a con e 1a senza sistema di
ricircolo d’aria.
I test hanno confermato con dati scientifici l’efficienza del sistema ora denominato “Air
Confortable System “.
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Diagrammi test
Risultati finali :
• ideato il sistema
• individuati i materiali per i componenti il sistema
• identificate le fasi costruttive con i diversi sistemi di costruzione delle calzature : a fondo
chiuso e con sottopiede a strobel
• testato l’efficienza del sistema
Futuro :
• poter inserire il sistema in diverse linee di calzature : sportive e da città / tecniche e classiche
• fondamentale creare delle suole che possano “mostrare” il sistema come esempio sotto :
Obbiettivo iniziale raggiunto ? Si, con buone prospettive per il futuro sia di generare una linea
indipendente di calzature che dare in licenza il sistema ad altri competitors nel settore delle
calzature ed anche ad importanti aziende di produzione suole, infatti è in corso la pratica di
brevettazione a livello europeo del sistema.
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Sottoprogetto : Accessori per trolley
Obbiettivi
Verificare 3 nuove tecniche di produzione per stampare il guscio del trolley :
1
2
3
Guscio in materiale composito termoindurente combinato con film di superficie
Materiale composito termoplastico della Bond Laminates (D)
Guscio in materiale composito termoindurente con base vinylestere
Verificare la fattibilità tecnica di componenti per trolley in materiale “carbon compound”
4
5
sfere-ruote
frame-zona carello
Verificare fattibilità costruzioni nuove per l’imbottitura interna
6
imbottiture termoformate e non solo tessuti tagliati e cuciti
Ricerca 1.
Applicazione di film di superficie trasparente e personalizzabile con stampa in
digitale.
Obbiettivo : Garantire una superficie di prodotto tale da non dover verniciare il guscio e di avere
la personalizzazione / marcatura. Migliorare le proprietà ad impatto del guscio (il film
in superficie rende più elastica la scocca in materiale composito)
Ricerca 2.
Materiale composito termoplastico della Bond Laminates (D)
Obbiettivo : Valutare un materiale nuovo ideato per gusci sottoposti ad impatto e sfregamento.
Essendo termoplastico e avendo tempi di formatura basse questo materiale si
presta molto a produzioni di “massa”. Il nostro obbiettivo era di valutarne il livello di
sviluppo e le tecniche produttive adatte. Inoltre essendo di viscosità alta, capire se si
potesse stampare gusci con angoli ad raggio piccolo e profondi.
Ricerca 3.
Guscio in materiale composito termoindurente con base vinylestere o epossidica
Obbiettivo :
1
Valutare la stampabilità dei gusci con pre impregnati epossidici tradizionali
2
Valutare un nuovo tessuto composito con resina vinylestere – la cui messa a punto
era anche uno dei sottoprogetti di “Master Cube” - che si stampa con metodo
“tradizionale” sotto pressa e che ne riduce notevolmente i tempi di “cura”. Questo
permetterebbe di abbassare i tempi di stampaggio, diminuendo la necessità di tanti
stampi e presse. Questo permetterebbe di creare prodotti di fascia media.
Ricerca 4.
Verifica della fattibilità di produzione di componenti con materiale “carbon
compound" per componenti strutturali con sotto squadra.
Obbiettivo : Verificare se è possibile stampare un componente in “carbon compound” con
sottosquadra. Valutarne le difficoltà tecniche e di costo. Il principale obbiettivo è di
verificare se questo materiale può essere utilizzato per componenti strutturali ed
accessori.
Ricerca 5.
Valutare la fattibilità produttiva di sfere cave ( leggere ) con materiali pregiati
Obbiettivo : Verificare alternative per le ruote sferiche dei trolley per valutare opportunità nuove
di design.
Ricerca 6.
Obbiettivo:
Imbottiture tecniche / estetiche termoformate
Verificare alternative produttive alla classica “rivestitura interna” di tutti i trolley in
commercio, realizzata in tessuto tagliato e cucito.
Set-up dei lavori
Ricerca : 1 – 2
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Ricerca di film superficiali disponibili
Ricerca di tecniche di applicazione grafica su film ante stampaggio
Creazione in CAD di un design di base in cui creare tipiche difficoltà geometriche
Creazione in CAD di oggetti piccoli per testare tecniche produttive e dettagli diversi
Costruzione stampi
Modifiche attrezzature e macchinari ove necessario
Esecuzione delle campionature e test
Valutazione risultati
Eventuale modifiche e nuove prototipazioni
Ricerca : 3
•
Esecuzione di modifica attrezzature e prototipazione con le attrezzature di progetto / ricerca
1e2
Ricerca : 4 - 5
•
•
•
•
•
•
•
Ricerca “carbon compound” in commercio con le caratteristiche richieste
Creazione in CAD di oggetti piccoli per testare tecniche produttive diverse
Costruzione stampi
Ricerca : 6
•
•
•
•
•
•
Ricerca dei tessuti accoppiati
Costruzione stampi
19
•
Ricerca : 1- 2 - 3
Per lo svilupo del progetto relativo al trolley “evoluto”, rispetto ai materiali e alle funzionalità
abbiamo fatto un’analisi preliminare dell’esistente sul mercato ... alla fine, il più innovativo è
risultato il new Xlite della Samsonite (top product anche per il prezzo...) :
Le scocche di Xlite sono realizzate in CURV che è un laminato con tessuto in polipropilene (fornito
in esclusiva dal produttore ad Samsonite) le cui caratteristiche “positive” sono la leggerezza e la
flessibilità che consentono di realizzare un trolley meno pesante rispetto a quelli che impiegano il
policarbonato e molto efficiente nell’assorbimento dei colpi (non si rompe facilmente come quelli
realizzati in materiale plastico).
Il primo limite per la lavorazione di questo laminato CURV è la difficoltà a termoformarlo dato che
la “banda” di riscaldamento è assai limitata e poi che nelle superfici particolarmente curvate si
creano delle pieghe esteticamente inaccettabili. Il secondo limite dal punto di vista “estetico” è che
il CURV non può essere protetto da film in superficie e non può essere verniciato / tampografato.
Abbiamo quindi deciso di verificare 3 tecniche produttive nuove che dovrebbero aprire nuove
opportunità in questo settore e in particolare nella fascia dei prodotti di alta gamma.
Le ricerche eseguite sono :
1.
Applicazione di film di superficie trasparente e personalizzabile con stampa in
digitale.
Obbiettivo : Garantire una superficie di prodotto tale da non dover verniciare il guscio e di avere
la personalizzazione / marcatura.
Si è interagito con un fornitore austriaco di film trasparenti in PU e /o PA e poi tramite il plotter
digitale acquistato dal partner MAX Snc con specifica attività di sperimentare la possibilità di
stampare in digitale un film termoplastico (il problema essenzialmente era quello di individuare il
tipo di vernice che sarebbe dovuta restata stabile a contatto con le resine epossidiche = CFRP) ed
eseguito co-stampaggio del composito sotto pressa (partner RIC Srl) su prodotti vari per valutare
la tenuta del film sul CFRP e la formabilità dei film con l’attività del partner DUALPRESS Srl.
L’uso del film decorato in superficie permette di eliminare la fase di verniciatura finale
estetica delle scocche in materiale composito e di rendere più “elastico” l’oggetto.
Si sono eseguite le prime prove di stampaggio su stampi esistenti per valutare la tenuta dei colori
durante lo stampaggio e dopo lo stampaggio; alla fine si sono scelti 2 tipi di film e vernici.
E’ stato necessario quindi realizzare uno stampo per un prodotto ad U con leggere curvature,
dettagli locali e leggeri sotto squadra, per valutare la formabilità e la tenuta del semilavorato ed
infine la verifica del risultato su prodotti che altrimenti genererebbero porosità.
La difficoltà del progetto è di trovare gl’inchiostri giusti che non sublimano nel film e nel substrato
(resina epossidica) durante il processo di stampaggio e dopo lo stampaggio.
Nella foto si vede un tipico esempio di una sublimazione post stampaggio. In questo caso la
formatura si è dimostrata fattibile, ma si è generato un problema nel tempo.
Nelle seguenti due foto si vede un esempio di una stampata ottimale. La formatura è perfetta ed il
colore non fa vedere nessun movimento nel tempo e le trasparenze sono omogenee..
21
Poi proseguendo lo stampaggio su prodotti più grandi abbiamo riscontrato delle problematiche di
grinze nel film. Nelle prossime foto si vede il risultato delle prime prove su gusci di grandi
dimensioni che fanno vedere come si riesce a co-stampare bene il film. Si vede anche bene che il
film si lascia stampare bene su zone con singola curvatura e meno bene in quelle zone dove la
curvatura è doppia. Questo tipico problema può essere risolto cambiando forma all’oggetto o
modificando la prima fase dello stampaggio.
Risultati :
• Trovato il film adatto
• Trovate le vernici adatte
• Tecnica subito applicabile su vari prodotti con mono curvature
• Trovato il principio per l'utilizzo di colori nei film senza problemi di sublimazione dei colori
• Trovati buoni risultati a riguardo tenuta della stampa digitale
• Tecnica non direttamente applicabile su guscio per trolley con angoli piccoli e profondi
• Tecnica applicabile su gusci leggermente più bassi e con preformatura del film
• Il guscio per trolley non è attualmente stampabile con film di superficie per causa di grinze.
• Un ulteriore ricerca di ottimalizzazione del processo è necessario.
Futuro :
• Creare una preformatura del film che consenta di stampare prodotti con doppia curvatura.
• Verificare la possibilità di sovrainiettare i prodotti in CFRP con film di superficie
Obbiettivo raggiunto ? Si all’80%, con buone prospettive per il futuro.
2.
Obiettivo:
Stampaggio di gusci da trolley in composito termoplastico.
Verificare se un materiale nuovo per i gusci/scocche esterne resiste agli impatti e
allo sfregamento. In contemporanea verificare se si riesce a stampare gusci/
scocche con angoli ad raggio piccolo e profondi.
In contemporanea con questa fase di ricerca con il film su carbonio prepreg, si è sperimentata la
strada di nuovi laminati misti con film termoplastici e tessuti in polipropilene (come alternativa al
CURV); utilizzando delle attrezzature ad hoc realizzate (Engineering Team Srl) – stampi in
alluminio -
23
su cui sono stati poi realizzati i relativi controstampi silicone indispensabili per la termoformatura
dei laminati in polipropilene termoplastico
Nel frattempo con il supporto della Bond Lamintes (D) si è proceduto a realizzare il nuovo laminato
termoplastico in composito e con una loro pressa abbiamo proceduto alla termoformatura delle
scocche (attività svolta in Germania con la presenza in loco dalla Engineering Team Srl) :
Pressatura
SCOCCHE FILM TERMOPLASTICO E TESSUTI IN POLIPROPILENE
Risultati :
Il laminato si lascia termoformare bene ma in caso di “recessi” profondi e negli angoli della figura
tende a creare delle antiestetiche pieghe come il CURV . Quello che è interessante è l’elasticità del
manufatto (molto importante per riuscire ad assorbire colpi ed urti) più performante del CURV
stesso.
Il costo del oggetto è un po’ più alto che con il laminato CURV ma è significativamente più alta la
possibilità di colori e trame tessuto per una diversificazione estetica.
Futuro :
Valutare il comportamento nel tempo del componente stampato
25
Obbiettivo raggiunto ? Si, ma va massimizzato il costo del laminato e definiti dei volumi dei gusci
/ scocche (design), agevolmente termoformabili
3.
Stampaggio di gusci / scocche da trolley sotto pressa con nuovo tessuto composito
con resina vinylestere e epossidica.
Obbiettivo : Verificare se nel ciclo di stampaggio “tradizionale” sotto pressa, questo nuovo
materiale permette una riduzione dei tempi di “cura”, mantenendo inalterati i livelli di
robustezza e finitura estetica.
La prima fase eseguita presso RIC Srl è quella della messa a punto del processo con materiali
“standard” (resine epossidiche). Questa cosa non è stata troppo semplice perchè i gusci da
stampare sono profondi ed le grinze a causa l’effetto “forbice” ( trelis ) ci hanno creato molti
problemi. I tipici problemi da risolvere sono anche i dettagli di forma necessari per l’assemblaggio
delle maniglie e ruote. In queste zone la forma si è dimostrata “per il momento” troppo ostica.
Le seguenti foto fanno vedere i tipici problemi riscontrati durante la messa a punto del prodotto.
Eseguito la messa a punto del sistema produttivo, si è deciso di proseguire le prove con il pre
impregnato in vinylestere prima con il guscio che ha gli angoli tondi perciò privo delle rientranze
per poi stampare anche l’altro guscio.
I test di stampaggio dei gusci per trolley in CFRP con base vinylestere sono anch’essi stati eseguiti
presso RIC Srl in collaborazione con Engineering Team Srl che ha fornito gli stampi e S&M Srl che
ci ha fornito i tessuti con la nuova resina.
L'obbiettivo era di verificare la impiegabilità del nuovo tessuto in composito pre preg con resina
vinylestere e in contemporanea, la possibilità di stampare gusci "grandi" e profondi con raggi ad
angolo stretto e dettagli per ruota sotto pressa, vista l’attrezzatura (stampi di Engineering Team
Srl) a disposizione.
Stampati entrambi i gusci. Inizialmente il processo non funzionava ma dopo vari tentativi di
stampaggio siamo riusciti a capire il perché. Modificando gli stampi prototipo (attività eseguita da
Fra.Val Srl che a tal fine ha dovuto attrezzarsi con nuovi software CAD / CAM) siamo riusciti a
stampare sotto pressa e capire quali passi di nuova ricerca dovranno essere fatti per portare la
tecnica da uno stampaggio di prototipazione ad uno stampaggio di produzione.
Le SCOCCHE IN CARBONIO realizzati in pressa con nuovo tessuto composito con resina vinylestere,
tagliati e verniciati
Risultati :
• La stampabilità dei gusci è possibile ma la forma dei angoli deve essere modificata in modo
da consentire l’eliminazione dell’effetto forbice delle fibre.
• Lo stampato (guscio/scocca) senza il dettaglio /sede delle ruote ( ma con dettaglio maniglia ) si
stampa bene
• Lo stampato (guscio/scocca) con dettaglio/sede delle ruote si stampa bene eccetto nella zona
delle ruote
• La qualità superficiale dei gusci è buona.
• Il taglio con fresa numerica funziona bene. Un leggero aumento dello spessore del guscio
sarebbe gradito
• La qualità della superficie stampata è sufficiente per poter verniciare il guscio
Futuro :
• Modificare gli stampi per gestire meglio il movimento del pre-impregnato
• Cambiare la forma dello stampo maschio
• Cambiare il concetto di inserimento ruota del trolley
• Valutare le proprietà ad impatto del guscio
• L'inserimento di un film di superficie per aumentare la flessibilità del guscio
Obbiettivo raggiunto ? Si, ma con ancora parecchi dettagli da verificare.
Ricerca 4 - 5 :
Creato due attrezzature per lo stampaggio di semi sfere e sfere semi aperte ( ruota &
alloggiamento ). Creata una attrezzatura per consentire un extra movimento necessario per poter
stampare sottosquadra.
27
Eseguito lo stampaggio del prototipi presso la RIC Srl con materiali - carbon compound - in
commercio, diversi per viscosità e lunghezza fibre. I risultati sono interessanti anche se il
processo si dimostra difficile e troppo costoso. Inoltre la zona dell’alloggiamento necessita di
sottosquadra che complicano di molto lo stampaggio. Il costo finale del prodotto è troppo alto e per
prodotti anche di alta fascia.
Risultati :
• La sfera si lascia stampare bene. Il processo di incollaggio dei semi gusci si dimostra essere un
po’ ostico e commercialmente troppo costoso per l'applicazione.
• La stampabilità del alloggiamento con sottosquadra si dimostra fattibile se lo stampaggio viene
combinato con una lavorazione meccanica.
• Il risultato estetico è molto buono.
• La stampabilità dipende dal compound utilizzato. Generalmente lo stampaggio funziona bene.
• Il costo del oggetto è però troppo alto e sarebbe opportuno valutare questo stampaggio per
prodotti con valore aggiunto più altro.
Futuro :
• Testare nuovi “carbon compound” che siano meno costosi e più facilmente stampabili.
• Valutare altre tecniche con materiali esclusivi
• Valutare le proprietà ad impatto dei componenti realizzati
• Valutare il comportamento nel tempo dei componenti
Obbiettivo raggiunto ? Molto parziale e con costi di produzione troppo elevati.
Visti i risultati della ricerca sull’impiego del “carbon compound” per le ruote ed altri accessori, si è
provveduto a realizzare gli accessori in modo “classico” – realizzati in materiale plastico - per
poter completare il prototipo e cioè :
a) la maniglia con il supporto telescopico
b) le ruote / frame di supporto
Si è provveduto con NUOVI stampi ad iniezione e termoformatura dedicati messi a disposizione
da uno dei partner (FURMOR PROTECT Srl) interessato al processo finale di assemblaggio e
futura commercializzazione) mentre per la guarnizione di contatto fra le 2 scocche, si è provveduto
ad acquisire dei trafilati già disponibili sul mercato.
La fasi di ricerca in questo caso ha interessato la fase ingegneristica (CAD dei particolari e varie
messe apunto degli stampi) e la ricerca dei materiali plastici più idonei.
Risultati :
• Per i componenti in plastica (ruote – maniglia telescopica) ci sono stati alcuni problemi di
corretto stampaggio ma essendo la tecnica produttiva dello stampaggio delle materie plastiche
in possesso di alcuni Partners, questi sono stati superati.
• Il costo dei componenti stampati è molto più alto rispetto alle pari “offerte” asiatiche, sia perché
sono stati impiegati polimeri di maggior qualità sia perché essendo gli stessi componenti
necessitari di assemblaggio, il costo del lavoro italiano li porta fuori mercato.
Futuro :
• Valutare acquisti mirati da fornitori asiatici.
Obbiettivo raggiunto ? NO
Ricerca 6 :
L’obiettivo era di realizzare una struttura interna che fosse in grado di accoppiarsi perfettamente
all’interno dei gusci / scocche esterne risultando un’imbottitura di maggior qualità rispetto a quelle
semplicente in tessuto tagliate e cucite (di solito in Asia), che molto spesso presentano “grinze”
antiestetiche e facilmente si lacerano.
Le attività sono state svolte per verificare la possibilità di personalizzare con la stampa digitale il
tessuto da accoppiare – grazie all’impiego del plotter digitale della Max Sas - e poi termoformare.
Per individuare il sandwich di tessuto accoppiato con espansi, si è provveduto a tutta una serie di
prove e test presso la DUALPRESS Srl impiegando stampi esistenti.
Imbottitura a 2 densità
imbottitura ad alta densità
29
Una volta individuato il materiale espanso migliore, si è provveduto alla fase ingegneristica (CAD)
della costruzione degli stampi per l’imbottitura dei 2 gusci / scocche con il risultato che si è riusciti
a realizzare un’imbottitura di alto valore estetico e altresì robusta.
Il costo del semilavorato è però molto più alto rispetto alle attuali imbottiture realizzate in tessuti
tagliati e cuciti ma in caso di trolley di alta gamma e valore potrebbe essere in linea con il prodotto
finale.
Futuro :
• Valutare sistemi di scomposizione dell’imbottitura ed assemblaggio della stessa per ridurne i
costi.
Obbiettivo raggiunto ? Si
TROLLEY ASSEMBLATO (A SX IN CARBONIO - A DX IN NEW TERMOPLASTICO E TESSUTI IN
POLIPROPILENE)
Nota: gli stampi di iniezione dei particolari non vengono qui mostrati perchè contemplano
soluzioni da tutelare ai fini della proprietà intellettuale.
Obbiettivo iniziale raggiunto ? Si, con buone prospettive per il futuro per realizzare prodotti in
una gamma completa di prezzo, dal trolley medio alto a quello di nicchia in carbonio entrambi con
alto contenuto tecnologico.
Sottoprogetto : Cassa in carbon compound per orologio
Obbiettivi
Verificare la presenza sul mercato di un “carbon compuond” con miglior rapporto costo/qualità
rispetto allo stampaggio in compression moulding di casse per orologio
1
caratteristiche tecniche / costi / stampabilità
Creare in alternativa ex novo un “carbon compound” non in contrasto con eventuali metodologie
produttive brevettate
2
valutare possibilità di riutilizzo di sfridi di produzione con tessuti in composito pre
preg
Verificare la fattibilità tecnica di
orologio :
3
stampare con il nuovo “carbon compound” delle casse di
campioni per “applicabilità” produttiva / test comparativi
Ricerca 1.
Verificare le varie tipologie di “carbon compound” in commercio.
Obbiettivo : Individuare se i costi del materiale attualmente in commercio sia compatibile con le
limitazioni di prezzo che oggi il mercato impone
Ricerca 2.
Verificare la possibilità di ricavare un “carbon compound” da sfridi di lavorazione
(tipo tessuto e resina), selezionando una tipologia di sfrido idonea che con
processo di “riciclo”, risulti economicamente valido
Obbiettivo : Garantire la “creazione” di un compound omogeneo e con risultati costanti
(resistenza / finitura)
Individuare le metodologie di stampaggio (tempista, temperatura e presione)
coerenti con questo nuovo materiale
Obbiettivo : Valutare il risultato del processo di compression moulding con il nuovo “carbon
compound” rispetto ad un componente dell’orologio che richiede robustezza ma anche elevata
finitura estetica.
Ricerca 3.
31
Set-up dei lavori
Ricerca : 1
•
•
Ricerca delle varie tipologie “carbon compuond” sul mercato con verifica delle
caratteristiche tecniche e dei costi al Kg.
Ricerca esistenza di brevetti sulle modalità produttive del “carbon compound” in
commercio
Ricerca : 2
•
•
•
Ricerca delle varie tipologie di sfrido oggi smaltite e scelta della tipologia con caratteristiche
più vicine agli obiettivi
Test comparativi di tipo qualitativo fra il nuovo “carbon compound” e il materiale in
commercio
Verifica sulle diverse tecniche di stampaggio in compression moulding in rapporto al nuovo
carbon compound individuato (caratterizzazione dello stesso).
Ricerca : 3
•
•
•
•
Ricerca 1 :
La decisione di testare la possibilità di produrre casse per orologi in “carbon compound” è stata
presa in considerazione vista la presenza sul mercato – negli ultimi 2 anni – di orologi simili
prodotti da importanti brand dell’orologeria svizzera.
Si però visto che questi modelli vengono prodotti / venduti in piccole serie e a prezzi elevati.
Il problema è quindi di capire se il prezzo finale è condizionato dal costo della cassa in “carbon
compound” oppure se è una scelta di politica commerciale dei brand.
Relativamente al nostro progetto di poter proporre degli orologi con la cassa in “carbon
compound” si è quindi reso necessario strutturare una ricerca per capire a priori, se il costo della
materia prima e del processo di trasformazione (stampaggio a compressione), sono di fatto un
limite invalicabile o se invece è possibile incidere su questi 2 fattori e di conseguenza, produrre
quantità “considerevoli” di casse orologio in “carbon compound” a costi compatibili con le
limitazioni di prezzo che oggi il mercato impone.
Il carbon compound (carbon moulding composite) di maggior utilizzo sul mercato è oggi il Carbon
Epoxy HexMC® della Hexcel Composites, multinazionale USA leader del mercato nel settore dei
materiali compositi.
Nei ultimi due anni ci sono nuovi materiali disponibili che sono :
•
Lytex della Quantum Composites, che viene fornito sia in vetro che carbonio con resine
epossidiche o di vinylestere
•
•
•
Due nuovi compound della Polyint ancora in prima fase di lancio anche essi con resina sia
epossidica che vinylestere
La ditta TenCate vende fibre sciolte e tagliate tramite una loro succorsale di nome YLA
Inoltre ci sono dei materiali base che sono unidirezionali in fibra di carbonio che potrebbero
andare bene
Questi materiali vengono impiegati ad esempio per realizzare tramite stampaggio in compression
moulding alcuni componenti per sistemi di comunicazione che non devono subire deformazioni e/o
alterazioni per forti differenze di temperatura e/o dell’umidità; altresì nella nautica e anche nel
settore sportivo, vedasi ad esempio alcuni componenti molto tecnici per biciclette della ditta
Campagnolo (Pedivelle, clampe reggi sella, bilancieri cambio etc, prodotti sviluppati in
collaborazione con partner RIC Srl.). Inoltre avendo come proprietà un basso peso specifico con
un’alta tenuta meccanica, il prodotto è molto adatto per sostituire forgiati in Alluminio, riducendone
al minimo i problemi come rotture a fatica. A parità di rigidità spesso si riesce ad avere una
riduzione del 25 % sul peso.
Qui sotto si può vedere come il carbon moulding composite viene lavorato per “produrre” la massa
di stampaggio e quale è la finitura finale dopo lo stampaggio :
Materiale base
materiale impregnato ed tagliato
formato vendita
33
dettaglio preforma
Questa massa di stampaggio è coperta da brevetto solo per la tecnica di produzione del
compound (si impiega un tessuto in carbonio con resina epossidica a 120° in altezza di 1 mt che
viene tagliato ogni 50 mm).
Il costo del materiale è molto alto (+o - €.90,00 al kg) che indubbiamente limita un suo impiego più
diffuso se a questo si somma l’alto costo delle attrezzature per lo stampaggio a compressione
(stampi in acciaio temperato) e il necessario know how degli addetti allo stampaggio.
Nel settore degli accessori di alta qualità, anche se con brand affermato internazionalmente
(orologi / occhiali) questi 3 vincoli ne hanno impedito l’impiego – pochi infatti i prodotti realizzati e
sempre in serie limitata - pur essendoci un interesse commerciale molto elevato.
Un esempio classico è il “Audemars Piguet Royal Oak Carbon” che è l’orologio creato per la coppa
America. Un orologio molto costoso e creato con un tipo di compound termoplastico. La scelta di
utilizzare una resina termoplastica ha costretto il produttore ad una produzione molto limitata : 3-4
casse di orologio al giorno. Una delle ragioni per aver scelto questo prodotto è che si lascia
autofilettare abbastanza bene ed il materiale si comporta molto bene ad impatto. Il materiale è
semi opaco che viene venduto come tecnico, ma normalmente si richiede una superficie lucida ed
di altissima qualità ( da verificare con lente di ingrandimento ).
Risultati :
Nel caso di Audemars Piguet il costo sta nel processo produttivo. Il processo utilizzato ha bisogno
di parecchi stampi costosi, un forno e una pressa dedicata ed una persona. Un giorno di lavoro per
4 casse risulta in un costo molto alto del processo.
Valutando gli orologi di una certa fascia medio alta però il prezzo vendita non è più di +- 70.000,Euro (come nel caso del Audemars Piquet) ma sta tra gli 1.500,- e 8.000,- Euro. Questo vuole dire
che il costo massimo di una “cassa lavorata” deve stare sotto gli 100,- Euro. Togliendo il costo
della lavorazione di precisione rimane un costo massimo di 20-25 Euro a cassa incluso
ammortamento stampi.
Il costo del materiale per una cassa è di 4 – 5 Euro. Lasciando un margine di max 5 Euro per il
costo di produzione. Come si vede il materiale incide per il 50 % sul costo di produzione.
Come ridurre questi costi ? Trovando un materiale meno costoso e riducendo i costi del processo
produttivo. Quest’ultimo può essere fatto con compound nuovi, meno costosi, e con “cure” più
veloci. Il costo dei stampi non avrà variazioni importanti.
Futuro :
• trovare una massa di stampaggio a minor costo. Cercando alternative sia in forma di
compound, sia in forma di materiale unidirezionale.
Obbiettivo raggiunto ? No.
35
Al momento della redazione di questo documento la ditta Polyint ci ha fatto pervenire un materiale
che a un costo sensibilmente più basso ed utilizzando una resina più veloce potrebbe dare un
risvolto positivo alla ricerca.
Ricerca 2 :
Visto l’alto costo della materia prima oggi sul mercato e date le conoscenze dei partner RIC Srl ed
Engineering Team Srl relativamente alle varie tipologie di materiali compositi, si è valutata la
possibilità di mettere a punto un nuovo processo produttivo per un nuovo “carbon compound”
potendo “riciclare” gli sfridi di produzione delle aziende che producono particolari per il settore
industriale (auto / sport e tempo libero) e che ora vengono smaltiti (a costi non bassi) come rifiuti
pericolosi.
La quantità stimata a livello europeo è significativa importante :225 tonellate circa !
Gli obiettivi individuati sarebbero di 2 tipi :
a) poter disporre di un “carbon compound” ad un prezzo più basso dei materiali oggi in
commercio che impiegano materiale di base “puro”
b) drastica riduzione di impatto ambientale dato che “sfridi” come questi sono rifiuti tossici a tutti gli
effetti e che sono anche molto costosi da smaltire.
Ritenuti validi i pressuposti si è strutturata la ricerca che nella prima fase è stata relativa alla scelta
del tipo sfrido / tessuto composito da poter ri-lavorare. La scelta è stata quella dei tessuti
unidirezionali con carbonio pre impregati con resina epossidica con cura a 80 gradi o 120 gradi
Celsius.
Per poter sperimentare il possibile riutilizzo degli sfridi e realizzare il nuovo “carbon compound”
, sono stati selezionati gli sfridi di lavorazione del partner RIC Srl e si è provveduto ad una
frammentazione manuale di varie lunghezze.
Tessuti pre preg spezzettati (da sfridi)
Si sono quindi effettuati dei test di stampaggio al fine di verificarne le problematiche di processo
(temperatura / pressione / viscosità / finitura). Per questa fase è stato necessario realizzare uno
stampo per ricavare dei “provini” (lastre di diversi spessori).
Si è provveduto quindi allo stampaggio dei “provini” sia con nuovo “carbon compound”
- da noi denominato HPRC (high performance recyling compound) - che con i carbon moulding
composite in commercio.
HPRC (da sfridi) : provino stampato
Sono stati quindi fatti i test comparativi sulle qualità dei 2 compound.
Risultati :
• proprietà meccaniche (robustezza / modulo) : buone e vicine al prodotto in commercio
• finitura estetica : superficie non omogenea (presenza di microfori e microcrepe)
• Stampabilità : difficile gestione della viscosità del materiale e tempi più lunghi dei
compound in commercio
• Difficoltà di distacco dagli stampi
Futuro :
• Rendere la massa del compound omogenea (necessità di un attrezzatura meccanica di
frammentazione e taglio)
• Trovare un processo semplice ed a basso costo del taglio del compound (i materiali da
riciclare dimostrano di avere una grande appiccicosità che nella fase di taglio non aiuta)
• Cercare di mettere a punto una fase di preformatura dove il materiale viene preparato
(modificandone la viscosità) alla produzione.
Obbiettivo raggiunto ? Si all’70% (la differenza è data dal processo di industrializzazione per la
produzione del HPRC (attrezzature / metodi di lavoro / tutela brevettuale) che deve essere
ancora messa a punto e che necessità di trovare un partner con alte quantità di sfridi e che ha
quindi l’interesse a sviluppare questo nuovo processo.
37
Ricerca 3 :
Potendo utilizzare uno stampo base della RIC Srl – che abbiamo modificato ad hoc per rendere la
cassa simile a quella del brand svizzero - abbiamo quindi messo a punto le tecniche di stampaggio
impiegando il materiale HPRC.
Abbiamo eseguito 3 prove. Nelle prime due abbiamo simulato due casse di orologio e nella terza
una mezza sfera.
•
•
•
Test 1 : Cassa anello ottagonale tipo corum. Le gole della cavità sono strette e danno una
buona indicazione su come il materiale si lascia maneggiare durante lo stampaggio.
Test 2 : Cassa piena tipo Hermes. Il prodotto pieno è utile per valutare i processo
esotermico del compound. Se il materiale reagendo crea troppo calore, il prodotto si
deformerà anche dopo essere tolto dallo stampo.
Test 3 : Mezza sfera. Con questo test si potrà valutare l’estetica del prodotto per capire se
la superficie si avvicina ad una qualità superficiale “classe A”.
Cassa ottagonale stampata in HPRC
Cassa piena stampata in HPRC
Mezza sfera stampata in HPRC
Nota: gli stampi di compression moulding non vengono qui mostrati perchè contemplano
soluzioni da tutelare ai fini della proprietà intellettuale.
39
Risultati :
• HPRC si lascia stampare abbastanza bene dopo aver eseguito vari step di messa a punto del
ciclo di stampaggio (dose del materiale, temperature e tempo di stampaggio).
• Criticità evidenziata nella non omogeneità delle lunghezze delle fibre interne al HPRC, che
creano non pochi problemi di standardizzazione del ciclo di stampaggio.
• l risultato estetico è sufficientemente buono per un prodotto normale. Per orologi o prodotti di
lusso bisogna migliorare ancora molto.
• l costo del oggetto è risultato molto più basso rispetto all’impiego dei carbon moulding
composite in commercio.
Futuro :
• Migliorare la qualità del HPRC
• Valutare il comportamento nel tempo dei componenti
Obbiettivo iniziale raggiunto ? Si, in quanto ci permetterebbe di proporre particolari tecnici di alta
qualità nel settore dell’orologeria a patto di migliorarne l’estetica finale ottimalizzando il nuovo
carbon compund. Si potrebbe poi produrre tutta una serie di altri oggetti che si prestano al
processo del compression moulding.
Sottoprogetto : Protezione esterna – COVER – per portatili PC/ MAC Prò
in carbon pre preg - fibre naturali composite
Obbiettivi
Verificare attuali valigette / protezione esterne sul mercato per portatili PC e/o MAC Apple :
1
tipologie offerte / segmenti di prezzo / canali distributivi
Verificare gli spazi di mercato per una valigetta rigida in carbon pre preg ed “green composite"
per portatili PC e/o MAC Apple :
2
Individuazione del modello di portatile su cui creare la valigetta rigida, il COVER
esterno
Creare nuova protezione / COVER esterna in carbon pre preg ed in materiale “green composite"
utilizzando le fibre naturali pre impregnate con resine di derivazione naturale – anche protetta dal
film decorativo in superficie -, con all’interno un’imbottitura comprensiva anche degli alloggiamenti
per gli accessori come mouse ed alimentatore :
3
4
scelta della fibra naturale e di una resina di impregnazione più naturale possibile
campioni per “applicabilità” produttiva / test materiali / dimensioni / pesi
Creare interamente il COVER rigido per il MAC Prò 15”
5
6
7
stampaggio scocche esterne in carbon pre preg ed in “green composite"
stampaggio accessori in plastica
termoformatura imbottitura interna antiurto
Ricerca 1.
Verificare attuali valigette / protezione esterne sul mercato per portatili PC e/o MAC
Apple
Obbiettivo : Garantire la possibilità di sviluppare un prodotto “nuovo” a tutti gli effetti
Ricerca 2.
Verificare gli spazi di mercato per una valigetta rigida in carbon pre preg ed in
“green composite" per portatili PC e/o MAC Apple
Obbiettivo : Valutare la mentalità e le “sensibilità” del potenziale acquirente oltre che il ceto
sociale e le possibilità di spesa.
Ricerca 3 - 4 . Individuazione della fibra naturale con cui creare il nuovo “green composite" pre
impregnato a base cardanolo (di derivazione naturale) in alternativa alle resine
epossidiche (di derivazione chimica).
Obbiettivo : Mettere a punto un nuovo materiale composito che sia percepito come frutto di
ricerca avanzata e nel contempo attento alle esigenze ambientali.
41
Ricerca 5.
Modalità di stampaggio dei gusci / scocche esterne in carbon pre preg ed in “green
composite" e con film trasparente in superficie
Obbiettivo : Valutare tecniche e problematiche del processo di stampaggio del “green
composite" in pressa (caratterizzazione) e anche con il film trasparente in superficie.
Ricerca 6.
Modalità di termoformatura dell’imbottitura interna
Obbiettivo : Valutare tecniche di termoformatura di materiali espansi con diverse durezze
(densità)
Set-up dei lavori
Ricerca : 1- 2
•
•
Ricerca delle varie tipologie di custodie presenti sul mercato : materiali e costi
Ricerca del modello di portatile più alla moda / cult il cui acquirente è disposto a spendere
per avere un’accessorio altrettanto cult
Ricerca : 3 - 4
•
•
•
Ricerca dei fornitori di tessuti in fibra naturale (juta / lino / canapa ad esempio) che possano
essere lavorabili negli impianti industriali di impregnazione
Ricerca della possibilità di impiegare resine di derivazione naturale come il cardanolo nel
processo di preimpregnazione
Esecuzione di pre test di stampaggio in pressa su stampo esistente e prova test per il film
trasparente in superficie
Ricerca : 5
•
•
•
•
•
•
Creazione in CAD dell’oggetto e dei particolari in plastica
Costruzione stampi per scocche in composito
Ricerca : 6 - 7
•
•
•
•
•
•
•
•
Costruzione stampi per maniglia in plastica
Individuazione del sandwick espanso più performante (assorbimento agli urti)
Creazione in CAD dell’imbottitura
Costruzione stampi di termoformatura
Ricerca : 1- 2
Per lo svilupo del progetto relativo alla valigia porta PC / Mac Prò abbiamo fatto un’analisi
preliminare dell’esistente sul mercato. Oltre a delle “buste” termoformate in materiale espanso /
EVA saldate in alta frequenza / cucite, esistono delle “valigie / borse” porta PC, le classiche borse
in cordura con maniglia e cinghia a tracolla. Alcuni produttori offrono anche delle “cover” (solo per
il portatile Mac Pro della APPLE) in materiale composito che si possono incollare sopra la
struttura esterna in alluminio dello chassis.
Sul mercato non esiste quindi una specifica protezione esterna nella forma di una sottile valigetta
rigida realizzata in materiale composito con all’interno una struttura antishock modellata in modo
da accogliere non solo il Pc ma anche gli accessori quali il mouse e l’alimentatore.
Altresì, se analizziamo le diverse tipologie di portatili, il mercato si divide fra i portatili PC Windows
e i portatili della Apple. Mentre chi acquista un PC Windows è un’utente medio che utilizza il
portatile per usi non specialistici (salvo casi particolari), chi invece acquista il MAC della Apple più costoso di un PC Windows - è un utente più attento alle tecnologie grafiche e multimediali e ne
fa un’oggetto anche da “ostentare” per la sua linea pulita, materiali di valore, piccole dimensioni e
pesi contenuti. E’ il tipo di acquirente che è protagonista nel successo planetario dell’Jpod,
dell’Jphone e oggi del Jpad. E’ spesso un libero professionista, di media età, con buona
disponibilità di spesa.
Fra i portatili Apple più di successo, il Mac Pro 15” risulta il più venduto :
* dal 2007 ----------- 2009 = proprietari nel mondo di Mac Pro 15” = 4.000.000 circa
Per loro sono disponibili questi prodotti di alta gamma :
Che non costano “poco” (attorno ai 100,00 Euro) ma come si può notare, non assicurano
un’adeguata protezione agli urti.
43
Una valigetta in materiale composito – in linea con il livello tecnologico del portatile della Apple –
sicuramente garantisce una protezione maggiore e ben si combina con la ricerca di dimensioni
contenute e peso. Si è inoltre valutato che se anche fossero solo lo 0,5% i possibili interessati ad
un COVER rigido - pari a 200.000 unità -, con una stima di 1/10 degli stessi i possibili acquirenti
da noi intercettabili, ciò comporterebbe una quantità pari a 20.000 pz. producibili / vendibili
anno.
Se poi impiegassimo dei tessuti compositi a base di fibre naturali e resine di derivazione naturale,
la possibilità di ampliare questi numeri è sicura, anche perchè chi compra Apple è anche attento ai
problemi ambientali.
Si è quindi scelto di progettare una valigia rigida in carbonio per il modello Mac Prò 15” che
avesse possibilmente le scocche esterne anche in “green composite", delle cerniere standard e
la maniglia in plastica; l’interno una imbottitura antishock in tessuto termoformato. Per quanto
riguarda le misure, queste dovranno essere in linea con le limitazioni del “bagalio a mano” e quindi
può essere tranquillamente portato a bordo di aerei commerciali.
Ricerca : 3 - 4
Negli ultimi anni l’attenzione ai problemi ambientali ha portato anche le industrie a sviluppare delle
materie prime di derivazione naturale in alternativa a quelle di derivazione petrolifera.
Questo anche perchè si è sempre più ampliata la platea di persone che sono attente ai vincoli
ambientali e che stanno dirigendo i loro interessi di acquisto verso prodotti GREEN e/o BIO. Sono
state sviluppate delle plastiche riciclate e ultimi i polimeri PLA (prodotti a base di acido polilattico,
una bioplastica di origine naturale compostabile al 100%, ottenuta da zuccheri ricavati dal mais )
che però non raggiungono ancora moduli resistivi elevati, ma che sicuramente avranno grandi
miglioramenti ed applicazioni nel breve termine.
Creare dei compositi con fibre naturali (in sostituzione del carbonio e/o della fibra di vetro) è
un’indirizzo industriale degli ultimi 2/3 anni. Sono in commercio infatti alcuni tessuti messi a punto
per il settore dei compositi – proposti principalmente da società inglesi e/o francesi -, come
immagine sottoriportata :
... tessuti a base di lino, canapa e juta..........
Per il ns. progetto si trattava di individuare la tipologia di tessuto che avesse delle performance
resistive (una volta impregnato con la classica resina epossidica), non molto inferiori al classico
tessuto in carbonio e/o fibra di vetro. Dopo vari test si è visto che il prodotto denominato FLAX
della Composites Evolution Ltd (UK), a base lino è il più performante (vedasi foto di un provino lastrina lino + resina epossidica ) :
Contemporaneamente si è iniziata una collaborazione con la Technology Com Srl di Brindisi che
aveva messo a punto un processo di impregnazione con il cardanolo (nei Paesi in cui si produce la
noce di anacardio l’impiego industriale del CNSL contenuto nel guscio della noce rappresenta sia
una soluzione ai problemi ambientali correlati alla lavorazione a fini alimentari della noce,sia
un’utile fonte rinnovabile di derivati fenolici, che devono altrimenti essere preparati per sintesi o,
più frequentemente, importati da paesi industrializzati. Il cardanolo, ottenuto dalla distillazione del
CNSL, può essere adatto a diverse applicazioni nella chimica fine per le sue peculiari proprietà
chimiche e chimico-fisiche) in collaborazione con una Università pugliese.
Attivando una collaborazione fra la Composites Evolution Ltd (UK) e la Technology Com Srl
abbiamo quindi potuto disporre dei tessuti green pre impregnati (lino+resina cardanolo).
Prima dello sviluppo CAD dell’oggetto sono stati eseguiti dei test / prove di stampaggio su stampi
esistenti al fine di indivuare il lay-out dei vari strati di tessuto e il costampaggio con il film
trasparente in superficie.
Gli aspetti di maggior complessità da risolvere sono stati :
a) avere delle scocche non deformabili (studio del sandwich da realizzare con vari tessuti prepreg)
b) avere delle scocche finite esteticamente già in fase di stampaggio del composito senza dover
poi avere costi di verniciatura usando il film trasparente in superficie
c) avere delle scocche con dei ribassi per fissare la guarnizione (problemi di sottosquadra per lo
stampaggio)
d) le modalità di fissaggio dei componenti in plastica alle scocche (maniglia / cerniere)
e) le modalità di fissaggio della guarnizione
f) le modalità di fissaggio dell’imbottitura interna
Risultati :
• Buona tenuta / elasticità e la finitura delle scocche stampate col processo di “stampaggio in
pressa”
Futuro :
• miglioramenti con tessuti naturali a trama più fitta
45
Obbiettivo raggiunto ? Si.
Ricerca : 5
Da questi presupposti si è avviata la fase di design e 3d Cad della valigetta / Cover per Mac prò
15” :
1° CAD
2° CAD
Dopo attento studio delle ipotesi ed in base anche all’esperienza fatta in contemporanea con il
sottoprogetto trolley, si è deciso di seguire la stessa strada e di realizzare le attrezzature (stampi
prototipo) per le scocche, i particolari in plastica e di termoformatura dell’imbottitura interna...
stampi dedicati messi a disposizione dallo stesso partner FURMOR PROTECT Srl interessato al
processo finale di assemblaggio e futura commercializzazione essendo questo un prodotto che ha
un canale di distribuzione e vendita uguale a quello del trolley.
Come con le scocche del trolley si è quindi provveduto alla termoformatura del film trasparente in
superficie da parte della DUALPRESS Srl (decorato utilizzando il plotter digitale della MAX Snc)
che hanno comportato delle varie messe a punto degli stampi da parte del partner FRA.VAL Srl al
fine di trovare la corretta termoformabilità.
Grazie a degli stampi messi disposizione del partner FURMOR PROTECT Srl, si è avviata quindi
la 1a fase di campionatura dello stampaggio delle scocche con tessuti classici in carbonio
& “green composite.
47
SCOCCA ESTERNA COVER FINALE
Risultati :
• Sufficientemente buoni ma si deve impiegare molta precisione nel depositare il sandwich di
tessuti soprattutto nelle aree dove ci sono delle rientranza / ribassi.
• Fondamentale è quindi la preforma delle scocche per avere una trama omogenea e realizzare
il controstampo in modo corretto.
• Questa tecnica di stampaggio (in pressa) è producibile SOLO da aziende come la RIC Srl che
ha un elevato Know How nella realizzazione dei controstampi e nelle tecniche di stampaggio
in pressa.
• Il costo del oggetto è in linea con gli obiettivi di costo valutati
Futuro :
• Valutare modalità di mettere degli inserti nello stampo delle scocche esterne in modo da poter
diversificare il prodotto finale per altri brand / dimensioni di PC portatili (esempio HP – ACER –
ecc..)
Obbiettivo raggiunto ? Si.
Ricerca 6 :
Per i componenti di chiusura delle scocche si è deciso di realizzare uno stampo prototipo per la
maniglia da realizzarsi in materiale plastico, mentre per le cerniere e per la guarnizione di optare in
questa fase per dei componenti disponibili sul mercato.
La maniglia è stata quindi sviluppata comprensiva di un sistema di chiusura / apertura generando
successivamente le attrezzature necessarie (stampi).
Risultati :
• Varie prove di stampaggio e successive messa a punto degli stampi hanno consentito di
individuare il polimero adeguato e la finitura ottimale in superficie.
Futuro :
• Valutare per il componente maniglia, l’impiego del compuond riciclato HPRC per realizzare un
modello esclusivo – in serie limitata – come veicolo d’immagine e di alto profitto economico.
Nota: lo stampo di iniezione per la maniglia non viene qui mostrato perchè contempla
soluzioni da tutelare ai fini della proprietà intellettuale essendo in fase di brevettazione
Ricerca 7 :
L’imbottitura interna è stata ideata per avere i seguenti requisiti :
a) la parte in contatto con le scocche rigida per avere un maggior assorbimento agli eventuali urti
del Cover
b) la parte a contatto con il pc portatile doveva essere più morbida e molto rifinita per dare
l’immagine di un prodotto di alta qualità.
Le problematiche erano quindi da un lato determinare il sandwich di tessuti con materiali espansi a
diversa densità / durezza e dall’altro la realizzazione degli stampi di termoformatura del sandwick
che avesse gli sformi adeguati senza però allargare gli alloggiamenti per il pc e i componenti.
49
Risultati :
• Varie prove e messe a punto sono stati necessari (per sandwich e per gli stampi prototipo di
termoformatura) ma alla fine si è giunti ad un giusto compromesso anche in termini di costo del
semilavorato.
Futuro :
• Valutare modalità di mettere degli inserti nello stampo dell’imbottitura interna in modo da poter
diversificare il prodotto finale per altri pc portatili, più venduti nel mondo Windows.
• In seconda analisi valutare se dividere l’imbottitura in 2 parti :
a) la parte esterna da realizzarsi in polistirolo
b) la parte interna (a contatto con il pc e i componenti) in tessuto con poco espanso accoppiato
e abbellito da stampa digitale
Obbiettivo iniziale raggiunto ? Si, Ora si apre la necessità di valutare la strade di ottenere delle
licenze del brand (ad esempio APPLE) per avere un canale di vendita nei loro STORE o presso siti
web mondiali. Lo stesso dicasi per altri brand nel mondo Windows. Altresì si sta valutando un
Cover semplificato per l’JPad.
Sottoprogetto : Messa a punto nuovi tessuti con nuova resina
vinylestere
Obbiettivi
Verificare possibile impiego delle resine vinylestere per nuovi tessuti in composito
1
messa a punto della formulazione chimica della resina
Verificare la qualità tecnico meccanica dei nuovi tessuti compositi con resina vinylestere
2
3
prove e test per miglioramenti della formulazione
stampaggio particolari “definiti” per determinazione processo di stampaggio
Certificazione delle caratteristiche tecniche e modalità d’uso
4
prove e test di laboratorio per scheda tecnica e commerciale
Ricerca 1.
Individuazione del partner chimico per la realizzazione della resina
Obbiettivo : Garantire uno sviluppo / miglioramenti costanti della formulazione della resina in
grado di eliminare i costi di stoccagio in frigo dei tessuti preimpregnati (indispensabile per i tessuti
con resine epossidiche), ridurre i tempi di stampaggio / cura e della pulizia degli stampi
Ricerca 2.
Prove e test per verificare gli stadi di miglioramento delle performance dei tessuti
con resina vinylestere
Obbiettivo : stampaggio con stampi esistenti : confronto dei risultati con tessuti standard
(prepreg epossidica) e con nuovi tessuti con resina vinylestere.
Valutare problematiche di stampaggio e di stoccaggio
Messa a punto del ciclo produttivo (stampaggio) su oggetti simili in commercio
Ricerca 3.
Obbiettivo : Valutare risultati in termini di tempo / cura , resistenza e finitura
Ricerca 4.
Certificazione dei risultati
Obbiettivo : disporre di scheda tecnica (caratteristiche) e modalità di uso per scopi commerciali
Set-up dei lavori
Ricerca : 1
•
•
Definizione dei requisiti richiesti
Formulazione chimica di base della resina vinylestere
51
Ricerca : 2
•
Esecuzione di test di stampaggio per miglioramento formulazione
Ricerca : 3
•
•
Messa a punto ciclo di stampaggio
Prototipazione degli oggetti su stampi esistenti
Ricerca : 4
•
Esecuzione di test di laboratorio
Ricerca 1 - 2 :
Lo svilupo del progetto relativo a dei nuovi tessuti compositi utilizzando una resina vinylestere in
alternativa alla classica resina epossidica si basava sui vantaggi potenziali del “sistema”
viniylestere :
- velocità di stampaggio (riduzione tempi indurimento dopo adeguata messa a punto)
- stabilità chimica e maggiore pulizia degli stampi
- possibilità di tenere i tessuti preimpregnati a temperatura ambiente e non in cella frigo per lunghi
periodi senza problemi.
La ricerca doveva quindi indirizzarsi verso la formulazione di una nuova resina vinilestere e per
questo la S&M Srl ha siglato un contratto di collaborazione con una società chimica italiana
esterna all’ATI. Durante questa ricerca la S&M Srl ha ricevuto il supporto dei partner Engineering
Team Srl e RIC Srl (conoscenza dei materiali compositi e delle tecniche di stampaggio).
Con la prima formulazione della nuova resina (sigla PL026) si sono impregnati a mano dei tessuti
secchi in composito messi a disposizione da S&M Srl, prima di passare all’eventuale fase di
impregnazione industriale in continuo.
Si è quindi proceduto ad una prima fase di prove e test di stampaggio al fine di avere dei dati
comparativi rispetto alla tradizionale impiego di tessuti con resine epossidiche lavorando con
stampi messi a disposizione dalla RIC Srl.
Va ricordato che le curve d'indurimento del prodotto si compongono di due stadi successivi: il
primo, della durata di 3'30" ca., necessario al raggiungimento della temperatura soglia di 90°C, il
secondo, di lunghezza variabile a seconda della reattività della resina, utile al completamento della
polimerizzazione; si definisce "tempo totale di indurimento" la somma delle due durate.
Questa prima versione del prodotto presentava un tempo totale di 20 min; si è deciso di intervenire
sulla formulazione, di migliorare la composizione della resina per accorciare il tempo
d'indurimento; è stata così messa a punto una seconda versione della resina, più rapida, con
tempo totale d'indurimento di poco superiore agli 8 min.
Ne è seguita una ulteriore fase di di prove e test di stampaggio.
ESEMPI DI PARTICOLARI STAMPATI CON RESINA PLO26 :
Stampaggio ginocchiera di protezione Ski -Slalom Speciale :
Spessore medio : 1,8 mm
Rinforzi impiegati :sandwich composto da 4 strati di vetro GG320 T2 con nel mezzo uno strato di
Biassiale in Vetro da 400gr/m2 pre impregnati con resina PL 026
Tempo di stampaggio : minore a 12 minuti.
Note : Ottima finitura superficiale
Ottima elasticità dei particolari ( non criccano quando vengono sollecitati a flessione)
Ottimo resin flow : non ci sono accumuli di resina negli spigoli o costolature varie.
Ottima stabilità termica.
53
Stampaggio calotte caschi
Spessore medio calotta :1,7 mm circa
Statificazione impiegata : sandwich composto da 2 strati di vetro GG320 T2 con nel mezzo 2 strati
di Biassiale in Vetro da 400gr/m2 pre impregnati con resina PL 026
In superficie per migliorare finitura e far aderire bene il primer di verniciatura c’e’ una calzetta
secca (sacchetto) in tessuto-non tessuto in poliestere da 70 gr/m2 .
Note : Ottima finitura superficiale
Ottima verniciabilità
Peso : risparmio di circa 70 gr nel peso rispetto alle tradizionali calotte prodotte applicando il
gelcoat in superficie e ponendo dentro allo stampo i vari rinforzi secchi e prima di chiudere lo
stampo versare la resina liquida all’interno dello stesso.
Test di Impatto : Ottimi valori impatto (miglioramento del 20% dei risultati nei test d’urto)
Ideale sarebbe lavorare – in questo caso - a 100-110 c° MAX con un tempo di indurimento di 1011 min circa .
Risultato parziale :
• Evidenti margini di miglioramento della performance della resina vinilestere
Ricerca 3:
Allo scopo di ottenere una completa verifica sulla qualità del materiale in sviluppo, oltre ai test di
polimerizzazione, è stato necessario effettuare tutta una serie di test di stampaggio di oggetti /
particolari – impiegando stampi esistenti messi a disposizione dalla RIC Srl, al fine di stabilre il
corretto ciclo di lavoro / stampaggio / cura del materiale.
Grazie a queste nuove prove e test di stampaggio è stato possibile realizzare delle verifche
specifiche e poter fare le seguenti valutazioni :
1- l’impregnazione dei tessuti in vetro e carbonio, risultava molto buono! Il contenuto di resina
medio pari a 40% di resina in peso con distribuzione omogenea e adeguato “tack” per la
laminazione dei pezzi.
2- nessuna presenza di “sizigi” nel carbonio (e nel vetro)
3- la quantità di resina era corretta per ottenere ottimi risultati di finitura : molto probabilmente
conviene rimanere molto vicini al 40% evitando eccessi con impregnazioni vicine al 50%.
4- la stabilità del pre preg a temperatura ambiente (20-24 C°) è molto buona : sono stati utilizzati
dei pre-tagli di materiale stoccati negli scaffali dell’area di stampaggio da 4-5 settimane che hanno
dato ottimi risultati di stampaggio (hanno perso solo il “tack” superficiale che dopo 2-3 settimane a
temperatura ambiente sparisce)
5- il doppio film di politene di protezione in superficie permettere una buona fustellabilità del
prodotto e preserva la quantità di stirolo nella resina con il relativo “tack “e durata dello stesso a
temperatura ambiente.
6- il flow della resina portata in temperatura è molto buono e permette la fuoriuscita dell’aria dagli
stampi ed una bella finitura in superficie.
7- i test preliminari per la verifica della stabilità agli UV e la resistenza all’invecchiamento sono
buoni (l’esposizione dei pezzi alla luce solare non ha fatto riscontrare particolari problemi di
“ingiallimento”).
8- tutte le prove eseguite dimostrano la posibilità di mantenere gli stampi puliti con facilità senza
dover troppo caricare di applicazioni continue di distaccanti e pulitori lo stampo.
Risultato parziale :
• Grazie all'introduzione di tecniche di produzione (stampaggio) evolute è stato possibile
migliorare l'efficienza della polimerizzazione: il tempo totale della resina “finale” è di poco
inferiore ai 6 minuti.
Ricerca 4 :
Per poter validare i risultati delle prove e test di stampaggio e mettere a punto la scheda tecnica di
questi nuovi tessuti in compositi prepreg con resina vinilestere, si è dato mandato alla società
FASTER Srl che ha fatto eseguire i test di laboratorio e stilato la scheda tecnica sotto riportata:
55
SCHEDA TECNICA
*** PL026-EWT400S-1000 ***
Descrizione :
PL026-EWT400S-100 è un prepreg in resina in vinylestere diluita in stirene , indurente a caldo per materiali compositi
che conferisce ai medesimi elevate proprietà meccaniche e buone caratteristiche di resistenza all’azione di una vasta
gamma di agenti chimici aggressivi .
Esposta a temperature superiori ai 90° per il tempo necessario polimerizza con ottimo grado di avanzamento senza
alcuna necessità di aggiungere promotori o catalizzatori .
Peso totale : 605 gr/mq
Contenuto in resina 45%
Proprietà :
- tempi di polimerizzazione brevi : 5 min a 130 °C – 10 min a 110° C – 20 min a 95° C
- utilizzabile a basse pressioni
- ottima scorrevolezza della resina dopo i 100° C
- poco aggressiva sugli stampi in acciaio e alluminio
- eccellente flessibilità e lavorabilità
- grande versatilità di applicazione (autoclave, press-molding , sacco a vuoto, UV curing )
DATI SPECIFICI
PL026
Caratteristica
Intervallo
Unità di misura
Metodo
Colore Iodio
Numero d'acidità
Contenuto non volatile
Viscosità Hoppler
Peso specifico a 20°C
Temp.trans.vetr. TG
<15
<12
61-64 %
500-1000
1,1
ca 90
mgKOH/gr
%
mPa's
g/ml
°C
DIN EN 1557
DIN EN ISO 3682
DIN EN ISO 3251
DIN 53015
DIN 53217/2
ASTM D 3418
DATI AGGIUNTIVI
Aspetto
leggermente velato
Indurimento a 120°C
tempo da 40°C a temperatura massima
temperatura massima
001.1
2.48
ca 20 minuti
ca 210 ° C
Il prodotto deve essere conservato in condizioni adeguate , in luogo asciutto ed a temperature comprese tra 5 e 25° C
.
Correttamente stoccato ha una garanzia di tre mesi , l’esposizione a temperature superiori a 40°C e l’esposizione alla
luce possono ridurre sensibilmente la stabilità nel tempo e far cambiare significativamente le caratteristiche tecniche
del prodotto .
TESSUTO
EWT400S-1000
Area weight
Yarn
(tex)
Fabric count
Tensile strenght
Loss on ignition
Moisture content
Standard width
Standard roll lenght
Warp
Weft
Warp
Weft
Warp
Weft
unità di misura
gr/mq
400
N/50mm
N/50mm
264(EC9-33X8S30)
264(EC9-33X8S30)
8.00
7.00
>2500
>2200
%
%
mm
mt
0.40-O.80
<0.2
1000+/-5
100+/-1
Risultati :
• In conclusione, si ritiene positivo lo sviluppo di tale progetto, che potrà portare alla definizione di
una serie di tessuti adatti alle maggiori applicazioni industriali.
Il sistema di preimpregnazione infatti è decisamente meno costoso ed impegnativo degli attuali in
uso, contribuisce a rendere ancora più competitivo questo sistema in aggiunta al costo inferiore
della resina da applicare sui tessuti e alla soppressione di utilizzo di celle frigo per lo stoccaggio
del prodotto finito.
I particolari realizzati hanno dimostrato un’ottima resistenza meccanica e chimica, buona
stabilità ai raggi UV con scarso ingiallimento finale.
La migliore finitura superficiale anche senza una finitura specifica dello stampo permettono di
utilizzare il tessuto preipregnato con PL 026 anche senza la verniciatura finale.
In ogni caso la stessa verniciatura può essere affettuata senza l’ausilio di speciali pulizie o
applicazioni preventive di primers che normalmente servono per isolare le superfici epossidiche
dai baganti contenuti nelle vernici acriliche o nitro.
Futuro :
• Valutare settori merceologici / produttivi (ad esempio uno può essere il settore della nautica)
dove questi nuovi tessuti compositi possono migliorare i tempi di lavorazione e quindi abbassare
i costi di produzione.
Obbiettivo raggiunto ? Si, ora si può aprire l’opportunità per la commercializzazione del nuovo
pre preg con resina vinylestere e per contro di poterne fare uso nelle produzione dei ns. Partner ad
un costo interessante ed inferiore ai normali pre preg con resina epossidica nel mercato.
57
CONCLUSIONI GENERALI
Durante gli ultimi mesi le aziende dell’ATI hanno collaborato insieme per lo sviluppo anche di altri
prodotti comuni (vedi OrthoPedic PC Pad in collegamento al Cover PC).
Questa attività non è andata sempre nel miglior modo : problemi di comunicazione, tempistiche e
poi la crisi generale ci hanno costretti anche a rivalutare le ricerche relative al progetto e di
modificarne la spesa totale.
Questo però ha permesso una riorganizzazione del lavoro fra i Partners che alla fine ha portato
buoni frutti sia dal punto di vista dei prodotti fin qui prototipati sia dal punto di vista della
collaborazione tra le stesse aziende coinvolte.
Questo progetto ha però evidenziato con forza le difficoltà di comunicare e di collaborare tra
piccole aziende che sono abituate a lavorare “in solitudine” e con forte autonomia; ci ha insegnato
che per lavorare insieme si deve investire molte risorse uomo-tempo principalmente sulla
comunicazione per giungere ad avere gli stessi obbiettivi.
Gli obiettivi del progetto presentato dalla ATI MASTER CUBE sono in questi giorni analizzati per
quantificare i risultati e capire quali punti critici dover superare. Le varie società coinvolte hanno
aperto una discussione interna per sviluppare ancora insieme – in modo migliore e proficuo –
nuovi prodotti e far partire anche una attività di commercializzazione diretta degli stessi.

presentato da ATI ”MASTER CUBE”

Transcript

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