Il processo in autoclave prevede la stratificazione dei preimpregnati secondo specifiche precise all'interno di uno stampo, la loro sigillatura in un sacchetto sottovuoto e il successivo inserimento dell'insieme in un'autoclave. Attraverso il riscaldamento e la pressurizzazione all'interno dell'autoclave, il materiale subisce una reazione di polimerizzazione che trasforma il preimpregnato nella forma desiderata, garantendo al contempo il rispetto dei requisiti di qualità del componente.
Vantaggi del processo in autoclave:
Distribuzione uniforme della pressione all'interno del serbatoio: la pressurizzazione tramite aria compressa, gas inerti (N₂, CO₂) o miscele di gas garantisce una pressione uniforme in tutti i punti lungo le linee normali della superficie del sacco sottovuoto. Ciò consente di ottenere una pressione omogenea durante la formatura e la polimerizzazione del componente.
Temperatura dell'aria uniforme all'interno del serbatoio: il gas di riscaldamento (o raffreddamento) circola rapidamente all'interno del serbatoio, mantenendo temperature costanti in ogni punto. Grazie a una struttura dello stampo ben progettata, si garantiscono differenze di temperatura minime all'interno del componente durante i cicli di riscaldamento e raffreddamento, anche quando è sigillato all'interno dello stampo.
Ampia applicabilità: il design relativamente semplice dello stampo consente un'elevata efficienza, rendendolo adatto alla formatura di superfici complesse di grandi dimensioni come rivestimenti, pannelli e gusci. Può produrre varie strutture e componenti complessi di diverse dimensioni. Le condizioni di temperatura e pressione all'interno dell'autoclave possono soddisfare i requisiti di formatura di quasi tutti i materiali compositi a matrice polimerica.
Processo di formatura stabile e affidabile: la pressione e la temperatura uniformi all'interno dell'autoclave garantiscono una qualità costante dei pezzi. I componenti realizzati tramite il processo in autoclave presentano bassa porosità e contenuto di resina uniforme. Rispetto ad altri metodi di formatura, i pezzi prodotti in autoclave offrono proprietà meccaniche stabili e affidabili. Ad oggi, la stragrande maggioranza dei componenti in materiale composito ad alto carico utilizzati in applicazioni aerospaziali viene fabbricata mediante il processo in autoclave.
Svantaggi del processo in autoclave:
Elevati investimenti e costi: rispetto ad altri processi, i sistemi in autoclave sono di grandi dimensioni, strutturalmente complessi e classificati come recipienti a pressione, il che rende la costruzione di un'autoclave di grandi dimensioni estremamente costosa. Ogni ciclo di polimerizzazione consuma quantità significative di materiali ausiliari costosi come sacchi sottovuoto, guarnizioni di tenuta, pellicole di distacco, tappetini permeabili e tessuti di distacco. Inoltre, il processo consuma notevoli quantità di acqua, elettricità e gas.
Principali applicazioni del processo in autoclave:
Settore aerospaziale: pannelli di rivestimento, nervature, telai, carenature, ecc.
Settore automobilistico: pannelli della carrozzeria e componenti strutturali come pannelli interni/esterni del cofano, pannelli interni/esterni delle portiere, pannelli del tetto, parafanghi, longheroni, montanti B, ecc.
Trasporto ferroviario: traversine, longheroni, ecc.;
Industria nautica, beni di consumo di alta gamma, ecc.
Il processo in autoclave è il metodo principale per la produzione continuacomposito rinforzato con fibreComponenti. Ampiamente utilizzati in settori ad alta tecnologia come quello aerospaziale, dei trasporti ferroviari, dello sport e del tempo libero e delle nuove energie, i prodotti compositi realizzati in autoclave rappresentano oltre il 50% della produzione totale di compositi. Nel solo settore aerospaziale, questa percentuale supera l'80%.
Materiali ausiliari per il vuoto per autoclavi
Pellicola per sacchetti sottovuoto
La pellicola per sacchi sottovuoto funge da materiale ausiliario di processo per la polimerizzazione di componenti compositi. Questo materiale è in grado di formare e mantenere il vuoto in specifiche condizioni ambientali. La sua funzione è quella di creare un sistema sottovuoto.
Il tessuto antiaderente viene comunemente utilizzato come barriera primaria tra il prodotto e gli altri materiali ausiliari per il vuoto. Non aderisce al prodotto e può essere facilmente rimosso dopo la polimerizzazione, resistendo a temperature fino a circa 230 °C.
Tessuto in PTFE per alte temperature. La fibra di vetro di alta qualità viene tessuta in substrati di tessuto in fibra di vetro avanzati utilizzando armature a tela, saia, satin o di altro tipo. Questi substrati sono sottoposti a tecniche di lavorazione uniche che prevedono ripetute e accurate impregnazioni con emulsione di PTFE in sospensione per produrre tessuti per alte temperature di vari spessori e in diverse larghezze extra-large.
Pellicola di separazione
Nella maggior parte dei casi, la pellicola di separazione entra in contatto diretto con il laminato, isolandolo dal feltro traspirante antiaderente. La scelta della pellicola di separazione dipende dalla temperatura di polimerizzazione, dalla pressione, dalla complessità del pezzo e dal sistema di resina. Le pellicole di separazione perforate sono generalmente utilizzate per garantire la rimozione dell'aria e delle sostanze volatili intrappolate all'interno del laminato.
Feltro perforato
Il processo di agugliatura garantisce un controllo rigoroso, una densità superficiale uniforme e uno spessore adeguato. Il rilevamento del metallo al 100% durante l'intero processo assicura l'assenza di frammenti di aghi metallici. Offre eccellente resistenza, resistenza alla pressione, resistenza alle alte temperature e conformabilità.
Utilizzato nei processi in autoclave, ha un punto di rammollimento di 170 °C e un punto di fusione superiore a 240 °C, ed è in grado di resistere a temperature inferiori a 200 °C per brevi periodi.
Nastro sigillante
Il nastro sigillante viene utilizzato per sigillare sacchetti sottovuoto e pezzi stampati. Deve possedere un'adesione sufficiente per aderire bene alle superfici dello stampo senza essere eccessivamente appiccicoso, garantendo che il nastro possa essere staccato dalle pellicole dei sacchetti sottovuoto per il riposizionamento. Inoltre, dopo la polimerizzazione, il nastro deve staccarsi in modo netto dalle superfici dello stampo. Offriamo una gamma di nastri sigillanti adatti a diverse condizioni di polimerizzazione.
Tubi a vuoto
I tubi per vuoto includono basi per vuoto, connettori maschio/femmina non di ritorno e vari componenti per applicazioni sottovuoto. Questi raccordi garantiscono la tenuta stagna durante le operazioni sottovuoto.
Applicazione del processo di stampaggio in autoclave
Come metodo di formatura ampiamente adottato perprodotti in fibra di carbonioIl processo di autoclave prevede le seguenti fasi:
Processo di preparazione
Ciò comporta principalmente la preparazione degli utensili e dei materiali, inclusi stampi, preimpregnati in fibra di carbonio e materiali ausiliari.
Stratificazione del materiale
Questa fase comprende il taglio, la stratificazione e la compattazione dei preimpregnati. I preimpregnati in fibra di carbonio vengono tagliati secondo dimensioni e requisiti specifici utilizzando modelli o macchine da taglio automatizzate. Il preimpregnato viene quindi tagliato nelle dimensioni desiderate, stratificato secondo le specifiche di progettazione e infine precompattato. Attualmente, i prodotti in fibra di carbonio come tubi, piastre o altre forme complesse vengono generalmente fabbricati mediante stratificazione manuale, offrendo un'elevata flessibilità.
Processo di preparazione alla stagionatura
Questa fase prevede principalmente l'insacchettamento del prodotto in fibra di carbonio, il taglio dei materiali ausiliari e il loro posizionamento. In genere, la preparazione per la polimerizzazione include la predisposizione del pezzo, dello stampo, del sacco sottovuoto e dei materiali ausiliari. I materiali ausiliari essenziali includono agenti distaccanti e materiali di sfiato (utilizzati per distribuire uniformemente il vuoto all'interno del sistema del sacco sottovuoto).
Stagionatura e stampaggio
La polimerizzazione è una fase essenziale per ogni prodotto in fibra di carbonio. Consiste nel riscaldare e pressurizzare la resina termoindurente all'interno del preimpregnato in condizioni di processo predefinite, al fine di formare una struttura reticolare tridimensionale stabile. Per i compositi in fibra di carbonio termoindurente, una volta polimerizzati, eventuali difetti derivanti dalla stratificazione o dal processo di polimerizzazione diventano irreversibili. Pertanto, un controllo rigoroso dei parametri di processo durante la polimerizzazione in autoclave è fondamentale.
Ispezione
L'ispezione si basa principalmente su tre metodi: ispezione visiva, test a ultrasuoni o controlli non distruttivi a raggi X. Dopo la polimerizzazione, i prodotti in fibra di carbonio vengono sottoposti a un'ispezione visiva della superficie per verificare la presenza di difetti come macchie bianche, vuoti di resina o accumuli di resina. L'ispezione interna si avvale in genere di controlli non distruttivi a ultrasuoni o a raggi X, che possono rivelare diverse tipologie di difetti in base alla densità del materiale e individuare vuoti densi interni o delaminazioni.
Post-elaborazione
La post-lavorazione è necessaria perché i componenti in fibra di carbonio lavorati meccanicamente spesso presentano bave o sbavature. Queste possono essere rimosse utilizzando lucidatrici o frese per soddisfare le specifiche di progettazione.
Oltre a queste fasi standard, alcuni componenti in materiale composito richiedono uno stampaggio secondario in autoclave per la co-incollaggio o la co-polimerizzazione, che consente la produzione di parti in composito di forma complessa.
Data di pubblicazione: 26 febbraio 2026
