COMPOSITI
I nostri materiali compositi sono ottenuti utilizzando il Carbon filled PA-6 Nylon come materiale di base, al quale viene accoppiato un rinforzo in fibra continua (CFR – Continuous Fiber Reinforcement) per ottenere componenti con performance superiori. Utilizziamo fibra di carbonio, fibra di vetro, fibra aramidica (Kevlar) e fibra di vetro HSHT per produrre componenti leggeri ma resistenti come l’alluminio.
Materiali compositi con rinforzo in fibra continua
Molto conosciuti ed utilizzati nel mondo dell’industria manifatturiera e non solo, i compositi sono costituiti da più materiali con lo scopo di sfruttare le caratteristiche chimico-fisiche di materiali di natura differente, al fine di ottenere delle performance specifiche (leggerezza, elevata resistenza a rottura, ecc).
Nel caso della stampa 3D con tecnologia FDM, Singularity Manufacturing utilizza il Carbon filled PA-6 Nylon come base per la realizzazione di materiali compositi grazie al rinforzo in fibra continua (CFR – Continuous Fiber Reinforcement). Grazie a questo processo, infatti, è possibile inserire fibre continue di carbonio, di aramide (Kevlar) o di fibra di vetro accoppiate al tecnopolimero, garantendo performance meccaniche comparabili all’alluminio nel caso del carbonio, e a materiali decisamente più tecnici e costosi nel caso delle altre di fibre.
Nel processo di rinforzo con fibra continua CFR, le fibre non vengono fuse ed estruse come il tecnopolimero, ma vengono depositate ed accoppiate ad esso in modo continuo attraverso un ugello di stampa secondario. Pertanto, mentre il primo ugello fonde ed estrude il Carbon filled PA-6 Nylon, il secondo ugello deposita i filamenti continui di fibre composite all’interno dei layer in tecnopolimero. In questo processo le fibre vengono catturate dalla matrice termoplastica in modo analogo a quanto avviene con gli adesivi termoindurenti come l'epossidico.
Le proprietà e i vantaggi dei compositi realizzati con rinforzo in fibra continua risiede quindi nella continuità dei filamenti di fibra. A differenza della microfibra di carbonio presente nel Carbon filled PA-6 Nylon, i filamenti continui delle fibre possono assorbire e distribuire i carichi su tutta la loro lunghezza, consentendo ai componenti realizzati in compositi di sopportare carichi più elevati, assorbire impatti maggiori e raggiungere la resistenza del metallo con una frazione del peso.
I componenti realizzati in materiale composito mediante il rinforzo in fibra continua CFR sono di un ordine di grandezza più resistenti, più rigidi e più durevoli della plastica (caricata o meno) e mantengono la resistenza al calore, la resistenza chimica e la qualità di stampa della loro matrice termoplastica.
Le fibre continue hanno infatti moduli elastici tra 16 e 46 volte maggiori di quelli della plastica, mentre la fibra di carbonio è quasi equivalente a quella dell’alluminio (rispettivamente 60 GPa e 69 GPa).
Le fibre continue costituiscono la “spina dorsale” dei componenti realizzati in composito e possono essere disposte secondo schemi specifici per ottimizzare la resistenza del componente in base al suo peso e al consumo di materiale. Ciascun tipo di fibra è ottimizzata per applicazioni e scenari di carico specifici, ed è inoltre possibile posizionare la fibra in aree specifiche in base a come il componente subirà il carico, mettendo la forza esattamente dove le condizioni di carico lo richiedono.
Singularity Manufacturing realizza componenti in materiale composito per applicazioni industriali mediante il rinforzo in fibra continua CFR, e dispone di quattro tipologie di fibre.
La fibra di carbonio è una fibra rigida e resistente che si comporta come l'alluminio 6061, quindi può essere utilizzata per componenti leggeri che supportano carichi pesanti. La fibra di carbonio ha un elevato rapporto resistenza/peso (migliore del 50% rispetto all'alluminio 6061), un modulo di trazione approssimativamente equivalente a quello dell'alluminio e una rigidità 24 volte quella dell'ABS, caratteristiche che la rendono molto preziosa per la creazione di componenti leggeri e resistenti. Il composito Carbon filled PA-6 Nylon con rinforzo in fibra continua di carbonio può quindi sostituire parti in alluminio realizzate tradizionalmente mediante lavorazioni CNC, in applicazioni industriali quali dispositivi di ispezione, utensili e dispositivi di lavorazione ad alta resistenza, elementi a sbalzo, EOAT per bracci robotici e qualsiasi altro componente soggetto a carico costante.
La fibra di vetro aumenta la resistenza dei componenti realizzati in Carbon filled PA-6 Nylon ed è un buon punto di partenza per la stampa con rinforzo in fibra continua. E’ un materiale di rinforzo robusto e rappresenta un’alternativa più economica rispetto alla fibra di carbonio. E’ un materiale 3 volte più resistente e 11 volte più rigido dell'ABS e offre prestazioni migliori in caso di carico intermittente. La fibra di vetro è una fibra multiuso: funziona nella maggior parte degli scenari e le sue applicazioni più comuni includono prototipi, staffe, maschere di foratura, ganasce di presa pezzo, attrezzature a media resistenza e in generale qualsiasi componente richieda un rinforzo con proprietà isolanti.
La fibra di aramide (Kevlar) è nota per la sua capacità di assorbire energia e per la sua estrema robustezza. Grazie alla sua elevata tenacità, resistenza agli urti e capacità di deformarsi elasticamente anziché rompersi, questo materiale è ideale per applicazioni in condizioni di carico d'urto e ad alto impatto. La fibra di aramide (Kevlar) consente di realizzare componenti in composito resistenti all’impatto e pressoché esenti da rottura fragile (frattura). Rigido come la fibra di vetro ma molto più duttile, questo materiale trova le proprie applicazioni ideali in componenti che si trovano in ambienti esigenti o sono soggetti a carichi ripetitivi o a impatto ripetuto o improvviso, come sistemi di presa per automazione, montanti, basi e sostegni, protezioni contro l'usura, e sostituzione di parti in Delrin (POM-C).
La fibra di vetro ad alta resistenza e alta temperatura (HSHT- High Strength High Temperature) è definita da due caratteristiche: un’elevata forza (quasi pari all’alluminio 6061-T6) e resistenza alle alte temperature. Anche se presenta una rigidità inferiore rispetto alla fibra di carbonio, i componenti Carbon filled PA-6 Nylon rinforzati con fibra continua di vetro HSHT sono resistenti sia alle basse sia alle elevate temperature grazie alla elevata temperatura di deflessione termica di questo materiale. La fibra di vetro HSHT mantiene le sue proprietà fino a 150°C o addirittura 200°C. Ciò significa che è meno suscettibile agli effetti termici e conserva la sua resistenza anche quando altre fibre si allungano a causa del calore. La sua elevata resistenza al calore consente alla fibra di vetro HSHT di resistere negli ambienti più estremi, con carichi costanti o intermittenti. Le applicazioni più comuni dei componenti realizzati in composito con fibra continua di vetro HSHT includono dispositivi di saldatura, termoformature, stampi termoindurenti e stampi per soffiaggio, prototipi di stampi a iniezione (a bassa tiratura), e qualsiasi attrezzatura necessiti di essere impiegata in ambienti con alte temperature.
Le fibre continue
FIBRA DI CARBONIO
La fibra di carbonio è una fibra continua ad altissima resistenza: se inserita in un materiale composito di base come il Carbon filled PA-6 Nylon, può produrre parti resistenti come l’alluminio 6061-T6. È estremamente rigido e resistente, è la fibra con il più alto rapporto resistenza-peso e trova la sua applicazione ideale per componenti leggeri e resistenti che sostituiscono l’alluminio.
FIBRA DI VETRO
La fibra di vetro è la fibra continua entry-level, un materiale in grado di produrre componenti 10 volte più resistenti dell’ABS, quando viene inserito in un materiale composito di base come Il Carbon filled PA-6 Nylon. La fibra di vetro è una fibra multiuso e fornisce un’alternativa più economica alla fibra di carbonio, consentendo di ottenere componenti forti e robusti per molteplici applicazioni industriali
FIBRA DI ARAMIDE (KEVLAR)
La fibra di aramide (Kevlar) ha elevata resistenza, un elevato assorbimento di energia e una estrema tenacità. Quando viene inserita all’interno del Carbon filled PA-6 Nylon consente di ottenere parti estremamente resistenti agli urti e agli impatti, e quasi immuni a rottura fragile (frattura). E' inoltre ideale per applicazioni industriali in ambienti difficili e per componenti soggetti a carichi ripetitivi.
FIBRA DI VETRO HSHT
La fibra di vetro ad alta resistenza e ad alta temperatura (HSHT) è definita da due caratteristiche: alta resistenza meccanica (quasi uguale all’alluminio 6061-T6) e resistenza alle alte temperature (fino a 145°C). I componenti in Carbon filled PA-6 Nylon rinforzati con fibra continua di vetro HSHT sono ideali per applicazioni industriali carratterizzate da elevati carichi (costanti o intermittenti) e alte temperature.
