Che cosa è una stampa in CFR?
La tecnologia di stampa CFR è il metodo di stampa di Markforged che permette di realizzare un particolare in polimero rinforzato con fibra continua.
Il polimero di partenza è l’ONYX, un PA6 caricato con micro fibra di carbonio, a cui si possono aggiunge fibre continue di Carbonio, Kevlar o Vetro.
Il carbonio viene utilizzato all’interno di particolari con carichi gravosi dove la rigidità e la resistenza sono fondamentali.
Il Kevlar invece viene impiegato in ambienti in cui è fondamentale prevenire guasti catastrofici dovuti a carichi ripetitivi.
Il vetro infine viene utilizzato per irrigidire pezzi sottoposti a carichi discontinui aumentandone la resistenza.
Il caso esempio
Il nostro cliente produce macchine automatiche per il riempimento e la movimentazione di fusti nel settore chimico e alimentare. Durante la realizzazione di un nuovo impianto, si è verificato un problema legato al peso su un manipolatore automatico: il peso combinato tra il carico da sollevare e l’attrezzatura necessaria per il sollevamento superava il limite massimo di carico della testa robotica. Per questo motivo si è rivolto a noi con l’idea di ridurre il peso mantenendo la stessa resistenza. Considerando che i pezzi erano stati progettati in alluminio, l’unico modo per ridurre il peso era utilizzare un polimero performante e per questo motivo abbiamo scelto di utilizzare l’ONYX con l’aggiunta di fibra di carbonio. Questa configurazione infatti permette di avere le stesse resistenze di un alluminio con un peso ridotto di più del 50%. Definito il progetto abbiamo realizzato il primo campione di prova che ha resistito perfettamente ai test effettuati ma in vista di possibili applicazioni future abbiamo deciso di testare la resistenza massima dei pezzi stampati.
La prova di trazione
Per la prova ci siamo focalizzati principalmente sulle griffe di presa (Foto 1), il montaggio finale prevede 3 pezzi che devono sollevare fusti pieni dal peso variabile da 24 a 31 Kg. Nella Foto 2 è possibile vedere in BLU come è stata distribuita internamente la fibra di carbonio.
Per eseguire la prova di trazione nel modo più realistico possibile abbiamo studiato un’attrezzatura che simulasse il punto di attacco e la posizione del carico reali. (Foto 3) Nel video della prova è possibile vedere come le fibre di carbonio disposte su tutto il perimetro abbiano aiutato ad evitare una rottura netta del pezzo che, dopo il cedimento delle prime fibre si apre gradualmente sostenuto da quelle sul lato opposto.
Abbiamo portato il pezzo fino alla rottura completa (Foto 4) e come visibile dal report in PDF è stato in grado di sopportare 93Kg di trazione.
Considerando che il pezzo stampato ha un peso di soli 19,5 grammi e che all’interno si ha ancora spazio per inserire ulteriore fibra di carbonio, il risultato è ampiamente sopra le aspettative e soddisfa ampiamente le richieste del cliente.