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INDAGINI TRIBOLOGICHE SU LAMINATI COMPOSITI

Attualmente, specialmente nei settori automotive, aeronautico, aerospaziale, ma anche biomeccanico, sta diventando sempre più marcata la sostituzione dei materiali metallici con materiali compositi a matrice polimerica al fine di consentire il raggiungimento del miglior compromesso tra resistenza, peso, costo delle realizzazioni.Diverse sono le tipologie di materiali compositi realizzati, a seconda soprattutto della tipologia di matrice e della tipologia, geometria e disposizione delle fibre.E’ noto che tra essi particolare importanza rivestono i compositi a matrice polimerica (PMC) che sono probabilmente i compositi a maggior diffusione al giorno d’oggi soprattutto per la loro relativa facilità produttiva e per le caratteristiche che essi offrono.I PMC sono suddivisi in termoplastici o termoindurenti a seconda dalla natura della matrice polimerica. La gran parte dei PMC sono realizzati con matrici Termoindurenti, costituiti da poliimmidi, poliammidi, poliuretani, resine fenoliche e resine epossidiche.Anche i processi produttivi hanno conosciuto un’evoluzione costante; i metodi di realizzazione sono molteplici e differenti tra loro, ne elenchiamo qui i principali:Deposizione spray, Stampaggio in autoclave, Filament winding, Pultrusione, Stampaggio per compressione (SMC), Stampaggio per iniezione, Thermostamping (GMT), Resin transfer Moulding (RTM), Infusione ed ultimamente la Vacuum Assisted Resin Transfer Molding (VARTM), ovvero una metodologia di produzione di Fiber Reinforced Composite (FRP) che consente di ottenere un elevato controllo della percentuale volumetrica di resina, in considerazione del fatto che l’eventuale eccesso è espulso fuori dal laminato.Accanto ai PMC, recentemente si è sviluppata una nuova sottocategoria di materiali compositi che desta una crescente attenzione nell’ambiente scientifico e industriale: i materiali nanocompositi. Essi devono il nome al fatto che almeno una delle dimensioni del rinforzo è dell’ordine di grandezza del nanometro (10-9 m), con estremi tra 1 e 100 nm, e questo porta allo sviluppo di interessanti caratteristiche. Tale rinforzo prende il nome quindi di nanorinforzo, o nanocarica.Uno dei vantaggi principali evidenziati dai risultati sperimentali è la possibilità di ottenere materiali che hanno caratteristiche chimico-fisiche e meccaniche eccezionali con l’utilizzo di bassissime frazioni volumetriche di carica, dell’ordine di qualche punto percentuale.Esistono comunque dei limiti alla diffusione su vasta scala di materiali compositi ed uno di questi è legato alle non soddisfacenti proprietà tribologiche in termini soprattutto di resistenza all’usura e coefficiente d’attrito. Obiettivo principale del presente progetto di ricerca è quello di caratterizzare sperimentalmente, da un punto di vista tribologico, laminati compositi a matrice polimerica, indagando sugli effetti della tipologia di matrice e fibre, della diversa disposizione delle fibre, delle differenti tecniche di realizzazione e delle condizioni operative, sulle proprietà che tali materiali offrono in termini di coefficiente d’attrito (dry e lubricated) e resistenza all’usura.La ricerca si articolerà nelle fasi di seguito sinteticamente riporate:1)Indagine bibbliografica rivolta principalmente ad ottenere una sintesi organica sui risultati attualmente raggiunti;2)Indagini tribologiche e profilometriche presso il laboratorio di Meccanica Applicata alle Macchine da effettuarsi utilizzando apparati sperimentali già presenti (principalmente: Tribometro in moto alterno Ducoma TR-BIO-282 e PLu neox SENSOFARà 3D optical profiler).3)Analisi e sintesi dei risultati anche sulla base di modelli teorici opportunamente sviluppati utili alla interpretazione e generalizzazione dei risultati ottenuti.