Prevedere con Protolabs il comportamento di un materiale negli anni

Prevedere con Protolabs il comportamento di un materiale negli anni

A tutti prima o poi è capitato, con delle chiavi, un bracciolo di una sedia o un componente in plastica dell’abitacolo di un’auto: con il calore di questi giorni – quest’estate si sono toccate punte di 40° in molte parti d’Italia – alcuni materiali plastici, soprattutto quelli sottoposti a stress termico dovuto alle alte temperature per esempio di un’auto lasciata al sole, perdono le loro proprietà e sembrano letteralmente “sciogliersi” diventando più malleabili. Molto spesso sono materiali plastici che combinano uno stress prolungato (esposizione solare, alte temperature, salinità) ad un esteso utilizzo negli anni. ­

Prevedere il futuro

Si può sapere in anticipo come si comporterà il materiale negli anni? Certamente sì, ma se si vuole produrre un componente, va sicuramente tenuto in considerazione il degrado del materiale nel tempo, e per questo Protolabs mette a disposizione il suo know-how per capire quale sia il miglior materiale in base alle esigenze specifiche del progetto. Ma vediamo più in dettaglio come si può sapere in anticipo il comportamento del materiale negli anni. Innanzitutto una breve premessa tecnica: tutti i polimeri presentano una certa sensibilità a lungo termine all’ossigeno, che aumenta all’aumentare della temperatura. La degradazione associata all’invecchiamento è definita da una proprietà detta “indice termico relativo” o RTI (Relative Thermal Index), si misura con un test capace di misurare gli effetti a lungo termine dell’invecchiamento sulle proprietà dei polimeri: il calcolo del valore dell’indice termico relativo (RTI) può essere utilizzato per stabilire le prestazioni a lungo termine quando l’invecchiamento di un materiale costituisce il fattore di maggiore interesse. In pratica, dopo aver misurato le proprietà di base del materiale, si passa alla fase di invecchiamento a diverse temperature. Al dimezzamento del valore originario delle proprietà di base, si ottiene il tempo di guasto, mentre la temperatura che secondo i calcoli provoca un guasto al termine della durata standard è l’indice termico relativo. Considerando che il processo di invecchiamento segue una regola empirica che correla la degradazione alla temperatura e che si fa riferimento convenzionalmente a un orizzonte temporale di circa otto anni, si può calcolare che un materiale potrebbe sopravvivere per quattro anni a temperature di 10 °C superiori rispetto al valore di RTI, per due anni a 20 °C più alto rispetto al valore di RTI, e per un solo anno a un punto più alto di 30 °C rispetto al valore RTI.

Degradamenti differenziati

Ecco spiegato il motivo per cui le chiavi, alcuni componenti dell’abitacolo o una sedia in plastica con gli anni si degradano fino a rompersi: alcuni materiali termoplastici degradano diversamente da altri, e la qualità del materiale non passa in secondo piano. Come conoscere e prevenire questo tipo di usura? L’usura si previene utilizzando sicuramente polimeri termoplastici di qualità ed eventualmente additivi durante la produzione e garantendo la possibilità di produrre il componente utilizzando il materiale e la lavorazione più adatta, combinando diversi tipi di finiture in base alle necessità meccaniche, estetiche e di budget. Nel caso in cui il materiale sia definitivamente compromesso, garantendo la disponibilità di un eventuale stampo per lo stampaggio a iniezione di parti di ricambio non più disponibili e introvabili, o fornendo l’oggetto stampato con stampa 3D professionale anche partendo da un pezzo esistente: grazie all’ingegneria inversa che viene spesso usata per realizzare pezzi di ricambio di un prodotto obsoleto, si impiega uno scanner 3D che genera un modello matematico che permette di ottenere il corrispondente modello 3D (tramite un processo appropriato ed una verifica del modello così ottenuto), poi utilizzato per la produzione del pezzo in stampa 3D. Sebbene i materiali impiegabili nei processi di stampa 3D siano ancora limitati e costosi rispetto allo stampaggio a iniezione e alle lavorazioni CNC, la Ricerca di nuovi materiali e lo Sviluppo di nuove competenze sarà di fondamentale importanza nel prossimo futuro per ottenere oggetti “custom made” accessibili e affidabili.

Esperti in materiali

Sui servizi e la modalità di approccio al cliente, Stefano Mosca, Country Manager per l’Italia di Protolabs ha le idee chiare: “Protolabs ha maturato una tale expertise perché lavora con centinaia di materiali diversi sia termoplastici che termoindurenti, tra cui quelli più resistenti alle temperature come il PEEK o il PPS. Inoltre,  nel caso in cui il materiale abbia delle caratteristiche uniche difficilmente reperibili sul mercato, accettiamo la fornitura del materiale dal cliente stesso, previa fornitura della scheda tecnica di sicurezza (MSDS) e le istruzioni di produzione”. E aggiunge: “Siamo partner strategici di aziende attive nei settori chiave dell’innovazione tecnologica, dall’aerospaziale al medicale passando per l’automotive, il navale e l’elettronica, dove sono richiesti standard di qualità particolarmente elevati: le nostre lavorazioni comprendono oltre ai polimeri termoplastici e termoindurenti, i metalli e gli elastomeri. Grazie al nostro portale di preventivazione unicamente on line, siamo in grado di consigliare il giusto materiale, la giusta lavorazione, il design corretto, garantendo tempi e costi di realizzazione certi”.

Chi è Protolabs?

Protolabs è il fonitore cui ricorrono, per lo sviluppo di nuovi prodotti, alcune aziende chiave dell’industria manifatturiera italiana, dal medicale alle attrezzature sportive, dall’automotive alle apparecchiature elettriche. Protolabs coniuga rapidità – con consegne anche fino ad un solo giorno lavorativo dall’ordine – a tecnologie di produzione all’avanguardia, offrendo stampa 3D industriale, lavorazione CNC o stampaggio a iniezione a seconda delle esigenze progettuali, di qualità, di quantità a seconda delle richieste del cliente.

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Source: Attualita
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