Leggerezza, robustezza e rigidità sono caratteristiche di fondamentale importanza per qualsiasi cinematismo, soprattutto se inserito in un dispositivo che operi a velocità molto elevata e al quale venga anche richiesta una grande precisione di funzionamento. Se poi questo meccanismo è sottoposto a funzionamento ciclico diviene fondamentale anche la resistenza alla fatica, causa prima di cedimento provocato da sollecitazioni ripetute nel tempo.
Esigenze che si incontrano in molti settori industriali, per esempio nella produzione di componenti per macchine e robot dell’automazione industriale. Gli elementi strutturali operanti in questi sistemi sono normalmente realizzati in materiali metallici (acciaio e leghe di alluminio o magnesio) oppure in compositi a matrice termoindurente rinforzati con fibra di vetro o di carbonio. Queste soluzioni tradizionali soffrono però di pesanti svantaggi legati soprattutto all’impossibilità di realizzare geometrie complesse mediante cicli produttivi semplici, rapidi e competitivi dal punto di vista dei costi. Le lavorazioni dal pieno e le fusioni tipiche dei metalli, la sinterizzazione o altre tecnologie delle polveri, richiedono infatti processi relativamente lenti e costosi. Con i materiali compositi, invece, alle difficoltà di processo si unisce l’impossibilità di ottenere manufatti con forme elaborate, in cui, per esempio, si integrino più funzioni.
La sfida è dunque sviluppare un materiale che permettesse di stampare a iniezione, in modo economico, parti con la stessa rigidezza del metallo. La risposta di Lati è HM, la famiglia di compound termoplastici caricati con fibre di carbonio ad alto modulo fino al 45%. Proposti per la prima volta nel 2007, hanno velocemente trovato impiego grazie soprattutto al loro notevole modulo elastico, superiore ai 40 GPa e quindi decisamente più elevato di qualsiasi altro grado da stampaggio a iniezione rinforzato con fibra di vetro o carbonio ad alta tenacità presente sul mercato.
La possibilità di stampare a iniezione un manufatto tanto rigido ha aperto nuove possibilità in ambito industriale, per esempio proprio nel settore dell’automazione e delle macchine tessili. I compound HM consentono infatti la messa in opera di elementi plastici capaci di deformazioni sotto carico estremamente contenute e paragonabili a quelle dei metalli, grazie appunto al modulo di Young più che doppio rispetto a un analogo rinforzato tradizionale. Dando luogo a giochi e flessioni trascurabili, leverismi e elementi cinematici guadagnano in precisione di funzionamento garantendo alle macchine di cui fanno parte, come intuibile, un balzo avanti in termini prestazionali.
Il peso contenuto dell’elemento in polimero riduce inoltre l’inerzia nel movimento, fattore che permette non solo l’adozione di frequenze di lavoro più alte ma anche la riduzione dell’assorbimento di potenza richiesta per l’azionamento. Anche gli attriti e l’usura vengono limitati il che permette di rivedere la necessità di lubrificazioni esterne, sempre fonte di problemi, e di boccole in materiali più duri antiusura. La riduzione di pesi e forze d’inerzia comporta poi la diminuzione delle reazioni vincolari e delle azioni interne che causano la formazione e la propagazione della cricca all’origine del cedimento per fatica.
I compound HM sono realizzati partendo da resine termoplastiche a elevate prestazioni chimiche e termiche (PPA, PPS e PEEK). Con questa scelta Lati propone materiali in grado di resistere ai carichi imposti anche difficili per temperature di uso in continuo e attacco ambientale, come avviene per esempio nel caso di robot operanti in impianti di verniciatura e forni, oppure di telai e altre macchine tessili in cui sono presenti, per esempio, oli di ensimaggio. La consistente presenza di fibre di carbonio conferisce infine un’ottima antistaticità che evita l’accumulo di polveri, particolato e sporcizia in generale.
