Lavorazione compositi e della fibra di carbonio

La lavorazione della fibra di carbonio, per quanto concerne la mera produzione, prevede solitamente due materiali: il carbonio e una resina. Se il primo funge da rinforzo e si presenta sotto forma di filamento, il secondo rappresenta la matrice che è responsabile di mantenere il composto coeso e compatto, favorendo la dispersione dei fili e “congelando” la loro distribuzione all’interno del pezzo finito. Si ottiene quindi un materiale che può essere definito composito, dalle caratteristiche meccaniche spiccatamente forti e dal peso ridotto. Tale binomio, resistenza abbinata a leggerezza, rappresenta un punto di forza difficilmente eguagliabile in altri casi.

I filamenti di carbonio sono prodotti in seguito all’ossidazione in abbinamento ad un processo di pirolisi, tramite un innalzamento della temperatura che può raggiungere i 1.800-2.000 gradi. E’ proprio questo processo di calore che origina le reazioni chimiche che vengono chiamate grafitizzazione, ottenendo così carbonio sotto forma di grafite, in elevata percentuale (tra il 90% e il 96%). Si originano così i filamenti che, se abbinate ad una resisna, presentano proprietà meccaniche elevate. In caso contrario risultano invece fragilissimi, quasi impalpabili. E’ questa la “stranezza” della fibra di carbonio: un singolo filamento si romperebbe solo a tenerlo in mano, ma se unito a tanti altri in modo organizzato e immerso in un composto resinoso diverta fortissimo.

La scoperta dei compositi

La lavorazione materiali compositi è in auge dalla metà del secolo scorso, ma nell’arco dei successivi decenni si è registrata grande diffusione, grazie alle caratteristiche uniche ed esclusive del carbonio e dei suoi “derivati”. Leggerezza ed elevata resistenza meccanica fanno in modo che sia possibile ottimizzare la costruzione di oggetti e manufatti in differenti settori, a partire dall’automotive, dove i compositi sono andati a sostituire anche alcuni metalli, contribuendo ad alleggerire i veicoli e a ridurre i consumi di carburante. A seconda delle “mescole” è possibile conferire al composito caratteristiche diverse, cambiando le percentuali degli elementi di composizione. In settori all’interno dei quali continuerà a prevalere l’esigenza di riduzione dei pesi, è possibile che i materiali compositi in fibra di carbonio possano ulteriormente crescere in tecnologia e in espansione. Le proprietà dei compositi variano a seconda della percentuale della fibra di rinforzo in essi contenuta: più fibra viene introdotta, maggiori saranno le caratteristiche tecniche del pezzo finito.

L’uso dei materiali compositi in carbonio e le macchine CNC

Quando si parla di compositi in carbonio si fa usualmente riferimento a prodotti tubolari oppure a pezzi che hanno delle superfici più o meno ampie. La lavorazione compositi prevede l’impiego di macchinari progettati con grande know-how in quanto è necessario conoscere i materiali, la loro destinazione d’uso e le proprietà. Celag ha il suo punto di forza non solo nelle tecnologie applicate ai macchinari a controllo numerico CNC che costruisce, ma anche nel dialogo iniziale con il cliente, il cui scopo è quello di offrire una soluzione efficiente e capace di regalare soddisfazione alle aspettative, in un settore che è molto tecnico e alquanto esigente. La lavorazione materiali avanzati interessa molti settori, ciascuno dei quali prevede differenti aspetti da considerare.

L’utilizzo dei compositi in carbonio in ambito automobilistico, ad esempio, ha specifiche diverse rispetto a quelle richieste in campo nautico o aerospaziale, le quali ancora si differenziano da quelle per il settore medicale. Per rispondere a determinate richieste, l’impiego operativo di centri a controllo numerico CNC risulta di fondamentale importanza proprio grazie alla versatilità che questi impianti permettono all’utilizzatore che intende impostare un ciclo di lavoro per i materiali compositi.

Compositi e fibra di carbonio trovano molto spazio anche nell’impiego industriale, dove servono rulli che abbiano determinate caratteristiche. Spesso, in questo settore, si utilizza la tecnologia del wrapping in quanto consente un buon livello di personalizzazione del prodotto finito, una lavorazione comunque molto apprezzabile e di pregio.