I materiali compositi, come il carbonio, hanno un ruolo di estrema importanza in un numero sempre più ampio di settori industriali, perché garantiscono prestazioni superiori che possono intensificare in modo molto significativo funzionalità e impiego dei prodotti derivati. Affinché il materiale composito possa essere sfruttato al meglio, è però indispensabile effettuare l’assemblaggio dei materiali compositi con i prodotti adeguati.
Che cosa sono i materiali compositi?
Si dicono compositi i materiali costituiti da due o più componenti distinte che, combinate insieme, creano un nuovo materiale caratterizzato da proprietà superiori rispetto alle singole parti. Per esempio, il materiale composito può essere più leggero e al contempo più forte e resistente delle componenti di partenza. Le due distinte componenti dei materiali compositi si dicono matrice e rinforzo.
I rinforzi sono i materiali che conferiscono al composito le proprietà meccaniche che si desidera ottenere (per esempio resilienza, resistenza all’usura, peso specifico ridotto ecc.). Le matrici sono invece ciò che fornisce coesione e struttura ai rinforzi, e di conseguenza, al materiale composito nel suo complesso. Tra i rinforzi più comuni si possono citare le particelle di ceramica e le fibre di vetro, carbonio, nylon, acciaio. Tra le matrici più comuni rientrano invece i materiali plastici e le resine sintetiche (di vario tipo: epossidiche, fenoliche, poliammidiche ecc.).
Dove si usano i materiali compositi?
Grazie alle loro caratteristiche superiori, che consentono di incrementare le prestazioni o personalizzare specifiche caratteristiche e funzionalità, i materiali compositi sono sempre più utilizzati e trovano impiego in un numero crescente di campi industriali.
I settori tipici sono l’ambito aerospaziale, nautico, automobilistico, ma anche l’industria dell’energia eolica, e in generale l’ambito della produzione energetica sostenibile, nonché quella sportiva. Tutta l’attrezzatura necessaria per giocare a livello agonistico (si pensi a racchette da tennis, sci, mazze da golf, biciclette ed elmetti, caschi, ecc. usati dagli atleti) è di norma realizzata con materiali compositi in grado di garantire la resistenza massima e il peso minimo.
In ciascuno di questi settori, la scelta della tecnica di assemblaggio è cruciale per determinare l’effettiva fruibilità del materiale composito, e viene quindi effettuata sulla base di precisi parametri, di funzionalità e di sicurezza.
L’assemblaggio dei materiali compositi: dal fissaggio meccanico a quello adesivo
L’assemblaggio dei materiali compositi ha un ruolo molto importante, perché è di fatto ciò che ne consente l’utilizzo pratico, e può essere effettuato con modalità differenti. Le tecniche tradizionalmente utilizzate sono la saldatura o il fissaggio meccanico (tramite bulloni, viti ecc.). Questo tipo di assemblaggio si usa in particolare nei settori che richiedono un’elevatissima resistenza strutturale e prevedono, in genere, la produzione di oggetti pesanti di grandi dimensioni, come avviene per esempio nell’industria aerospaziale.
Negli ultimi anni, però, grazie alle soluzioni sempre più avanzate nella produzione di colle ad alta prestazione, alle tecniche meccaniche si è affiancato l’assemblaggio con materiali adesivi. Anche in settori come quello dei trasporti (automobilistico, ferroviario e lo stesso comparto aerospaziale) e delle energie rinnovabili.
Un esempio di applicazione pratica (ed emblematica): per i materiali compositi come il carbonio, l’incollaggio tramite adesivo è diventata la tecnica prevalente, anche perché risolve un significativo numero di problemi, visto che:
- garantisce un minor rischio di danneggiamento;
- evita la concentrazione di carico (che invece è inevitabile in corrispondenza dei punti di perforazione del fissaggio meccanico);
- grazie all’assenza di componenti di fissaggio aggiuntive come viti e bulloni, riduce il peso complessivo e implementa le proprietà aerodinamiche.
I vantaggi dell’assemblaggio adesivo per i materiali compositi
Tra i diversi vantaggi che offrono gli adesivi per l’assemblaggio dei materiali compositi è impossibile non citare:
- la possibilità di assemblare con facilità materiali compositi diversi tra loro;
- la riduzione complessiva del peso;
- la distribuzione delle sollecitazioni in modo uniforme su tutta superficie incollata, che contribuisce ad aumentare la durabilità nel tempo del prodotto;
- l’aspetto più ‘pulito’ delle parti incollate, che contribuisce a una migliore resa estetica generale.
Questi vantaggi, che si riscontrano esclusivamente se i materiali adesivi sono di prima qualità (prodotti con know-how verticale e tecnologie di ultima generazione), lasciano supporre che l’assemblaggio adesivo possa diventare la tecnica più diffusa per i materiali compositi, come il carbonio e non solo.
