Analisi numerico-sperimentale di un processo di stampaggio ad iniezione di materiali ibridi ad alte prestazioni

La riduzione del peso dei veicoli finalizzata ad una riduzione dei consumi energetici e delle emissioni inquinanti è uno principali obiettivi dell’industria automobilistica. Un’innovativa tecnologia è stata sviluppata per rispondere a questo requisito. Un laminato a matrice termoplastica e rinforzato con un tessuto in fibra di vetro, dopo essere stato termoformato, viene irrigidito mediante sovrastampaggio di fibre lunghe discontinue in modo da formare delle nervature di rinforzo. Ridotti tempi ciclo rendono questa tecnologia vantaggiosa dal punto di vista economico e energetico per la realizzazione di compositi ibridi ad alte prestazioni. Le proprietà meccaniche di un materiale caricato con fibre lunghe discontinue risultano essere fortemente dipendenti dall’orientazione delle fibre. Sebbene il calcolo dell’orientazione spaziale delle fibre sia complessa, sono stati sviluppati modelli predittivi accurati in grado di prevederla e di calcolare le proprietà meccaniche e termiche correlate dei manufatti. Nel presente lavoro un modello di previsione delle proprietà micromeccaniche dei materiali è stato combinato con un modello di diffusione anisotropo rotazionale per il calcolo dell’orientazione spaziale delle fibre. La metodologia operativa è stata validata mediante prove di trazione su provini ottenuti per stampaggio ad iniezione. Un prototipo di prova è stato realizzato per dimostrare la fattibilità del processo. Il meccanismo di adesione all’interfaccia tra laminato e materiale sovrastampato è stato investigato in accordo con le tecniche del Design of Experiments. Simulazioni strutturali e di processo sono state utilizzate per predire le proprietà di compositi ibridi in un ambiente di progettazione integrato