Ingegneria, Tecnologie, Robotica, Meccatronica, Energia e Cenni di scienze

21 dicembre 2009

La prima autoclave della Ferrari

Rubrica: Che cos’è un’autoclave?

Titolo o argomento: La prima autoclave della Ferrari

Nell’immagine in basso il soggetto è la prima autoclave (o probabilmente una delle prime) della Ferrari. In essa vennero per così dire “cotti” i primi telai in fibra di carbonio e kevlar nati dalla casa di Maranello. Per motivi facili da immaginare, la Ferrari decise di realizzare e sviluppare tali telai da sola e per tali ragioni, invece di rivolgersi a terzi, fece un balzo tecnologico in avanti acquistando la sua prima autoclave a pochi metri dalla sua fabbrica presso una ditta che realizza essicatoi per salumi. Siamo nell’epoca delle Ferrari 126 C3 – 126 C4.

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Intro
Riscaldamento
Mantenimento
Raffreddamento
Vuoto
Proprietà di alcune fibre e matrici polimeriche
Curiosità: La prima Autoclave della Ferrari
Autoclave e tecnica
Processo di “cottura” delle prime Ferrari con telaio in carbonio

La prima autoclave della Ferrari

19 dicembre 2009

Proprietà di alcune fibre e matrici polimeriche

Rubrica: Che cos’è un’autoclave?

Titolo o argomento: Proprietà di fibre e matrici polimeriche per l’autoclave

Nella tabella di seguito troviamo interessanti dati circa le “Fibre” e le “Matrici” attualmente impiegate dall’industria per la realizzazione di materiali compositi. Tali materiali, una volta dosati, vengono per così dire “cotti” all’interno di un’autoclave secondo i metodi esplicati nei precedenti articoli di questa rubrica. (Digita Autoclave all’interno della casella di ricerca in alto a destra) .

L’impiego di tali materiali spazia nei più disparati settori. Si va dall’Aeronautico-Aerospaziale per il quale si realizzano: parti di ali e code, fusoliere, antenne, pale di elicottero, carrelli di atterraggio, sedili, pavimenti, pannelli interni, serbatoi, involucri esterni… Passando per il settore automobilistico: parti di carrozzeria, cabine per camion, spoilers, quadri comandi, paraurti, organi di trasmissione, ingranaggi, cuscinetti… Spaziando poi nel mondo Navale-Marino con: scafi, ponti, alberi, vele, profili strutturali, sagole di salvataggio, boe, protezioni per motori, pannelli interni… Non è da meno il settore edile nel quale trovano largo impiego di materiali composii: passerelle e ponti per traffico leggero, condotte sotterranee, recinzioni, profili strutturali, corrimano, ringhiere, grondaie, profili per finestre, elementi di rinforzo e recupero edilizio… Ottimo l’abbinamento anche tra lo sport ed i materiali compositi nel quale se ne fa un grande uso per la realizzazione di: mazze da golf, racchette da tennis, elmetti protettivi, sci, tavole da surf, snow board, archi e frecce, biciclette, canne da pesca, canoe, piscine, componenti per caravan roulottes…

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Proprietà di alcune fibre e matrici polimeriche

19 dicembre 2009

Dinamica della moto: Gli effetti giroscopici – p.1

Rubrica: Dinamica della moto

Titolo o argomento: Gli effetti giroscopici – parte prima

Ogni qualvolta un corpo si trova in rotazione attorno al proprio asse e, contemporaneamente, si trova in rotazione anche intorno ad un secondo asse, nasce l’effetto giroscopico. Si tratta di un momento che va ad agire attorno ad un terzo asse perpendicolare agli altri due.

Tradotto in “italiano” e partendo da un semplice esempio possiamo considerare di tenere tra le mani la ruota di una bicicletta (afferrando il mozzo come se le nostre braccia fossero la forcella).

Mettendo in rotazione la ruota e spostandola con movimenti paralleli al corpo, verso l’alto o verso il basso, non avvertiremo alcun effetto se non quello della forza peso data dalla massa della ruota moltiplicata per la gravità (img. 1).

Al contrario se compiamo una brusca rotazione (attorno all’asse verticale) come se stessimo sterzando con il manubrio da un lato o dall’altro, sentiremo una coppia agire tra le braccia con la tendenza a ruotarle lungo l’asse longitudinale, in pratica, ad avvolgerle (img. 2).

L’intensità dell’effetto cresce sia aumentando il numero di giri della ruota (ovviamente attorno al proprio asse), sia aumentando la velocità con cui si inclina la ruota rispetto all’asse verticale (come se stessimo piegando).

Concludendo possiamo affermare che l’effetto giroscopico (riferito nel nostro caso alla ruota anteriore di una moto) è quell’effetto che tende ad inclinare la moto dalla parte opposta a quella verso la quale stiamo sterzando. Quando si è abituati a guidare la propria moto non è più difficile accorgersene, ma spesso, quando guidiamo una nuova moto, ci accorgiamo che quando curviamo o tentiamo di “piegare” questa tende ad opporsi alla “piega” per i motivi sopra citati. Appena presa confidenza l’effetto ovviamente permane ma nascosto nelle nostre abitudini di guida.

Continua…

11 dicembre 2009

Il vuoto nell’Autoclave

Rubrica: Che cos’è un’autoclave?

Titolo o argomento: Il vuoto

L’impianto del vuoto è necessario in un Autoclave perchè permette l’estrazione dei residui d’aria che rimangono imprigionati nella fase di assemblaggio del manufatto. Inutile stare a sottolineare cosa accadrebbe ad un telaio in carbonio se avesse delle imperfezioni strutturali nelle quali vi sono bolle d’aria…

Tale impianto è costituito da una stazione di vuoto, da un serbatoio dove si controlla il ciclo, dai collettori di collegamento con le relative valvole e dalle prese del vuoto all’interno dell’autoclave. Ed è proprio a tali prese che vengono collegate le sacche contenenti i manufatti. Nel remoto caso che una di queste sacche si rompa, il sistema riesce a porre rimedio creando il vuoto comunque. Ovviamente i gas che vengono estratti in fase di vuoto, non vengono rilasciati nell’aria ma intrappolati in un apposito impianto.

Nell’immagine in basso lo schema tecnico di un’autoclave per legnami. Forse siamo troppo abituati a pensare che l’autoclave occorra solo per realizzare i telai in carbonio delle formula 1. In un’autoclave per legnami, quando entra in funzione l’impianto del vuoto, si riesce a far entrare nel legno sostanze protettive (per effetto della depressione che si viene a creare).

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A. Un’autoclave è in grado di resistere ad un vuoto di 700 mmHg e ad una pressione di 12 atmosfere. B. Vasca di contenimento soluzione impregnante. C. Vasca più piccola per la preparazione della soluzione impregnante. D. Pompa del vuoto. E. Pompa alta pressione. F. Quadro elettrico interfacciato al computer. G. Seconda autoclave posta superiormente negli impianti che lo permettono.

2 dicembre 2009

Autoclave: fase di raffreddamento

Rubrica: Che cos’è un’autoclave?

Titolo o argomento: Raffreddamento

Prosegue dall’articolo: Vedi i link correlati in basso

Arrivati a questo punto il composito contenuto all’interno dell’autoclave viene raffreddato mediante un sistema particolare suddiviso in due fasi. Cò permette di rispettare i gradienti impostati ed evitare brusche diminuzioni di temperatura.

1° FASE

Si apre la valvola modulante che controlla la circolazione dell’acqua di raffreddamento all’interno dello scambiatore. L’aria a bassa temperatura che si ottiene viene utilizzata per raffreddare il manufatto. In questo frangente la pressione è mantenuta costante.

2° FASE

Raggiunta la temperatura finale di raffreddamento viene scaricato il fluido in precedenza adottato per “pressurizzare” l’autoclave (aria e azoto). Questa operazione viene condotta in tempi sufficientemente lunghi da non stressare il composito appena polimerizzato.

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26 novembre 2009

Autoclave: fase di mantenimento

Rubrica: Che cos’è un’autoclave?

Titolo o argomento: Fase di mantenimento

Prosegue dall’articolo: Vedi i link correlati in basso

Per mantenimento si intende l’arco di tempo durante il quale temperatura e pressione all’interno dell’autoclave ed il vuoto all’interno delle sacche contenenti il manufatto, vengono mantenuti costanti.

La temperatura raggiunta e mantenuta costante all’interno dell’Autoclave, viene regolata in base ai parametri indicati nelle specifiche tecniche di ogni tipo di resina utilizzata.

Un sofisticato sistema di raffreddamento provvede a correggere la tendenza della temperatura a salire durante la reazione chimica esotermica della resina.

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24 novembre 2009

Autoclave: fase di riscaldamento

Rubrica: Che cos’è un’autoclave?

Titolo o argomento: Riscaldamento

Prosegue dall’articolo: Vedi i link correlati in basso

Quando il componente che abbiamo realizzato con la fibra di carbonio è stato modellato ed opportunamente impregnato di resina*, procederemo ad inserirlo nell’autoclave per la fase di riscaldamento. Prima di essere inserito verrà imballato in apposite sacche sigillate.

La temperatura verrà alzata con un gradiente proporzionale allo spessore del pezzo ed al numero di pezzi che abbiamo inserito nell’autoclave.

Si prosegue con la pressurizzazione. Il pezzo da realizzare viene protetto e sigillato in apposite sacche, dopodiché verrà mantenuto sotto vuoto spinto per favorire l’uscita dell’aria rimasta imprigionata tra gli strati di tessuto e resina in fase di assemblaggio.

La trasmissione di calore non avviene in modo diretto, bensì tramite lo scambio dell’aria fatta circolare all’interno dell’autoclave.

Il tempo che occorre per raggiungere la massima temperatura del ciclo è stabilito dallo spessore e dalla quantità di resine adottate. Per controllare l’efficacia di questo ciclo produttivo si è soliti utilizzare dei “pezzi campione” che hanno le stesse caratteristiche del pezzo che andiamo a realizzare ma sono muniti di sonde per il rilevamento dati.

Qualora lo spessore del pezzo superi i 10mm è consigliabile effettuare delle soste durante il riscaldamento per uniformare la temperatura su tutto il corpo del pezzo da realizzare.

*I fornitori di materiale professionale vendono la fibra già imbevuta che va solo modellata sullo stampo.

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23 novembre 2009

Introduzione all’uso dell’Autoclave

Rubrica: Che cos’è un’autoclave?

Titolo o argomento: Conoscere l’autoclave

Possiamo definire le autoclavi come delle vere e proprie camere iperbariche. Nell’ingegneria che si interessa di materiali, meccanica e del settore motoristico sono fondamentali per produrre organi, componenti o intere parti strutturali di vetture da corsa e non solo…

Sebbene la fibra di carbonio venga modellata al di fuori delle Autoclavi, il passaggio all’interno di queste camere iperbariche è d’obbligo per far polimerizzare la resina che il tecnico provvederà ad applicare manualmente, in fase di modellazione, o della quale la fibra stessa sarà già provvista. La resina polimerizza nel momento in cui l’autoclave inizia a fornirgli il calore necessario per la trasformazione chimica.

L’uso dell’Autoclave conferisce una resistenza del 30% maggiore rispetto a tutti gli altri processi di polimerizzazione. In essa vengono controllate la temperatura, la pressione e il vuoto. Tramite uno speciale sistema di riciclo dell’aria, composto da ventilatore e apposite canalizzazioni, si ottiene l’omogeneità della temperatura.

È possibile riscaldare l’autoclave anche per mezzo di una batteria elettrica opportunamente dimensionata. La temperatura è controllata in fase di riscaldamento, mantenimento e raffreddamento. I gradienti di riscaldamento/raffreddamento sono stabiliti a seconda delle specifiche richieste dal cliente. La pressione viene regolata in fase di pressurizzazione, mantenimento e scarico per mezzo di valvole pneumatiche modulanti che, gestite dal sistema di controllo, lasciano entrare o uscire l’aria/azoto necessari al ciclo.

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Autoclavi dell’azienda ATR Group che attualmente sta passando un momento difficile. Speriamo si risollevi presto dalla crisi.

11 novembre 2009

Motorismo: Dimensionamento della testata – Parte quinta

Rubrica: Motorismo

Titolo o argomento: Il dimensionamento delle valvole di scarico

Prosegue dall’articolo: “Motorismo – Dimensionamento della testata parte quarta”

Nei precedenti articoli della rubrica “Motorismo”, inerenti la testata, abbiamo visto il lato aspirazione con relative valvole e condotti. Per dimensionare le valvole di scarico è sufficiente ridurre i valori ottenuti per le valvole di aspirazione di circa il 10÷15%. Una volta ottenute le dimensioni di tutte le valvole è fondamentale verificare che non siano troppo vicine tra loro né troppo vicine al bordo della camera di scoppio. Lasciare un margine, ovviamente, è opportuno per evitare rotture indesiderate. Nel prossimo articolo vedremo in una semplice sintesi la fase finale di verifica e correzione dei valori ottenuti.

Continua…

Maggiori approfondimenti alla sezione “Motorismo” della pagina “Motori“.