Introduzione
Foto fonte formtech-composites
Per laminato in composito, si intende un manufatto, realizzato con uno o più strati di tessuto di rinforzo(fibra di vetro, carbonio, aramidica), sulla quale è applicata una matrice in resina(epossidica,poliestere, etc) e nel caso sia previsto, anche da un materiale di anima. Quest’ultimo caso è il laminato a sandwich.
A seguito di tale operazione vi sarà la fase di indurimento della matrice in resina(curing). Spesso il tessuto di rinforzo è anche chiamato pelle o stuoia.
Ad essiccazione della matrice in resina avvenuta, il laminato sarà considerato utilizzabile per le successive ed eventuali fasi di lavorazione.
Descrizione
In meccanica, per laminato, pannello o struttura a sandwich, si intende un elemento costituito da due strati resistenti, detti pelli o facce, distanziati tra loro e collegati rigidamente ad un elemento connettivo che prende il nome di anima( “core” in inglese).
Tale struttura così composta ha un comportamento statico notevolmente migliore delle singole parti da cui è costituita.
Un esempio comune di pannello a sandwich è il cartone, in particolare quello in cui gli strati esterni piani sono separati da uno strato di cartone ondulato.
L’anima è in genere un materiale leggero e poco resistente, che permette di distanziare le facce, composte di materiale più robusto e di spessore ridotto.
Esse sono le preposte alla distribuzione dei carichi nel piano, la funzione dell’anima è invece quella di aumentare il valore della rigidezza a flessione del laminato, che dipende dalla distanza delle facce rispetto piano medio dello stesso.
In sostanza, sottoponendo questa struttura a flessione, una delle facce viene sollecitata a trazione e l’altra a compressione.
Dal momento che le facce sono costituite da materiali con elevata rigidezza, quali un laminato in composito, oppongono una elevata resistenza a tali sollecitazioni, comportandosi come materiali inestensibili e incomprimibili.
Distanziando le facce,con un materiale non comprimibile, si ottiene quindi un incremento notevole della rigidezza rispetto a un pannello costituito soltanto da uno spessore di materiale pari a quello delle due facce, con un incremento di peso ridotto.
Nella figura di sopra viene mostrato come esempio generico, l’aumento dei fattori di resistenza e rigidezza di un laminato a sandwich, evidenziando l’aumento di peso pressoché nullo. Tali coefficienti sono riferiti a facce esterne realizzate in fibra di vetro e anima strutturale in polistirene.
Non a caso, l’industria aerospaziale, dove il requisito di leggerezza è fondamentale, ha fatto largo l’impiego dei pannelli sandwich, realizzati sia con materiali compositi, che con i metalli quali l’alluminio.
In Pratica
Nel settore che stiamo trattando, il laminato a sandwich, viene fabbricato con un anima o nucleo strutturale, rivestito sulle pareti esterne con tessuto in fibra e matrice di resina. Quindi, come detto di sopra, l’utilizzo di questo tipo di laminato consente, a parità di sezione, di aumentarne la robustezza meccanica, risparmiando peso e costo rispetto al laminato semplice a singola faccia.
Le facce esterne sono realizzate con laminati in fibra di vetro, carbonio e aramidica, le quali garantiscono un elevata resistenza meccanica.
Riassumendo possiamo affermare che il laminato a sandwich rappresenta il nostro “Uovo di Colombo” perché permette di realizzare strutture più leggere e rigide rispetto al laminato semplice.
Questo articolo contiene un estratto del Manuale Basico sui Materiali Compositi, ulteriori informazioni e approfondimenti li troverete nella sezione dedicata del Blog.
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Buone laminazioni a tutti !
EB
