Gli autori dello studio propongono di superare i problemi attuali tramite l’impiego di un nuovo processo di punzonatura multi-materiale. Il composito scelto è in fibra di carbonio a uno strato da 650 g/m2 Twill pre-impregnato con resina epossidica.
Nella progettazione di parti leggere in multi-materiale, risulta fondamentale l’unione tra i differenti componenti, così da garantire un’effettiva riduzione dei pesi senza compromettere le performance o la sicurezza.
Le soluzioni di “Multi-Material Design” (abbreviato come “MMD”) spesso combinano metalli leggeri, ad esempio leghe di alluminio, con materiali compositi.
Le giunzioni tra materiali differenti sono spesso il punto debole di una struttura, riducendo quindi l’efficienza. Le soluzioni tradizionali per l’unione sono il fissaggio meccanico, l’incollaggio adesivo, l’unione ibrida meccanico-adesiva e la saldatura.
Un processo innovativo: la punzonatura multi-materiale
La soluzione proposta dagli autori può essere implementata in linee produttive senza stravolgerne i processi, inoltre non aumenta il peso del manufatto dato che non vengono aggiunti inserti. Per le prove è stata impiegata una lamiera in lega di alluminio AA5754 H111 dello spessore di 1,5 mm.
Il composito scelto è in fibra di carbonio a uno strato da 650 g/m2 Twill pre-impregnato con resina epossidica. Il processo consiste nel disporre lo strato di composito, ancora non indurito, sopra alla lamiera di alluminio per poi utilizzare la pressa per punzonare l’insieme con il composito disposto superiormente.
In questo modo le fibre vengono compresse contro le pareti del foro sulla lamiera, generando così un bloccaggio meccanico tra i due materiali. Successivamente viene effettuato l’indurimento della resina sulla lamiera di alluminio per ottenere un incremento di resistenza del giunto.
La nuova metodologia introdotta permette così di creare giunti fibra-lamiera in una singola fase, così da ottenere risultati efficienti dal punto di vista dei costi, senza aggiungere pesi ed evitando di danneggiare il composito. Inoltre, è stato dimostrato come le performance meccaniche siano di alto livello.
