L’innovazione nello stampaggio a iniezione non è solo una questione di macchine, ma di padroneggiare tecniche specialistiche per andare oltre i limiti dei materiali termoplastici. In Csplast abbiamo applicato con successo la tecnologia del Gas Injection Moulding (GIM) per la realizzazione di un’elica aerea, dimostrando come la plastica possa non solo sostituire il metallo, ma superarne le prestazioni in termini di leggerezza e resistenza strutturale.
Il progetto richiedeva la realizzazione di un’elica destinata a velivoli con motori fino a 100 CV, un’applicazione in cui i requisiti di sicurezza, performance e leggerezza sono massimi.
L’elica è stata concepita per essere assemblata in un kit composto da:
- n. 3 pale in materiale composito termoplastico.
- mozzo centrale in Ergal (lega di alluminio ad alta resistenza).
L’obiettivo primario era ottenere pale estremamente leggere ma dotate di un elevato modulo a trazione e di eccezionale resistenza all’impatto, fondamentale per resistere a pioggia e grandine ad alta velocità.
Realizzare una pala d’elica a iniezione è estremamente complesso. Per ragioni aerodinamiche e strutturali, la pala deve avere una massa distribuita in modo ottimale e deve essere svuotata internamente per ridurre il peso senza compromettere la rigidità.
Tradizionalmente, per ottenere tale rigidità si ricorrerebbe al metallo. Tuttavia, l’uso del metallo comporta un peso maggiore e costi di lavorazione più alti.
Per risolvere la sfida dello svuotamento e della leggerezza, il nostro team tecnico ha utilizzato la tecnica di stampaggio a iniezione assistito da gas (Gas Injection).
Come funziona la tecnica GIM:
- Iniezione parziale del polimero: Una quantità predeterminata di materia plastica fusa viene iniettata nello stampo a iniezione.
- Iniezione del gas: Subito dopo, un gas inerte ad alta pressione viene iniettato nello spessore della massa fusa.
- Creazione della cavità interna: il gas, seguendo il percorso di minor resistenza, spinge la plastica non ancora solidificata verso le pareti dello stampo, creando un canale cavo all’interno del componente.
I vantaggi strategici del gas injection molding:
- riduzione del peso: le pale dell’elica risultano svuotate internamente, riducendo drasticamente il peso complessivo
- migliore stabilità dimensionale: la pressione omogenea esercitata dal gas all’interno della cavità compensa il ritiro del materiale plastico e previene le deformazioni, un problema critico nelle geometrie lunghe e sottili come le pale.
- qualità superficiale (assenza di ritiri): la pressione interna elimina i segni di ritiro sulla superficie, essenziali per mantenere una finitura aerodinamicamente perfetta.
L’eccellenza del processo GIM è stata abbinata a una formulazione polimerica unica. Le pale non sono realizzate con una plastica standard, ma con un materiale composito termoplastico ad altissime prestazioni:
- matrice termoplastica esclusiva: un polimero termoplastico sviluppato in collaborazione con i nostri partner, prodotto in esclusiva per Csplast.
- rinforzo in fibre aramidiche e carbonio: la matrice è rinforzata con una combinazione strategica di fibre aramidiche (per l’ottima resistenza agli urti) e fibra di carbonio (per un elevatissimo modulo a trazione e rigidità).
Questa combinazione conferisce alle pale in plastica proprietà che superano i materiali tradizionali:
Proprietà | Vantaggio Ottenuto |
Leggerezza Superiore | Riduzione della massa rotante e maggiore efficienza energetica. |
Elevato Modulo a Trazione | Rigidità strutturale essenziale per il profilo aerodinamico sotto carico. |
Resistenza agli Urti (Pioggia/Grandine) | Durabilità e integrità del componente in condizioni atmosferiche avverse. |
Questo progetto di sostituzione del metallo con un componente tecnico in plastica complesso e critico dimostra la nostra capacità di offrire soluzioni di stampaggio avanzato.
In Csplast, la nostra competenza si estende a ogni fase del ciclo:
- Design for manufacturing : analisi del progetto per definire la geometria ideale per la realizzazione del prodotto mediante lo stampaggio a iniezione.
- Engineering e ottimizzazione strutturale: utilizzo di software FEM per validare virtualmente la resistenza e la rigidezza delle pale in condizione di carico operativo.
- Progettazione stampo a iniezione : realizzazione di stampi a iniezione multistrato complessi, dotati di canali per l’iniezione del gas.
- Lavorazione delle materie plastiche: gestione di polimeri rinforzati e ad alta temperatura con sistemi di stampaggio a iniezione di precisione.
Contattaci per scoprire qual è la tecnica di stampaggio più appropriata per trasformare in realtà anche i vostri progetti più ambiziosi
