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1. Stato dell’arte Alla scopo di approfondire le tematiche di ricerca menzionate nell’introduzione, nel presente capitolo si tratterà lo stato dell’arte riguardo i tecnopolimeri, le tecnologie di stampaggio ad iniezione e asportazione di truciolo e la tecnica dell’indentazione strumentata. 1.1. I tecnopolimeri Inizialmente con il termine “tecnopolimeri” si identificavano tutti quei materiali di natura organica polimerica le cui elevate prestazioni meccaniche e termiche ne permettevano l’impiego in luogo dei materiali metallici, soprattutto in applicazioni strutturali. Negli ultimi anni questo stesso nome è stato però più generalmente impiegato per un sempre crescente numero di materiali polimerici ad alte prestazioni, sia termoplastici che termoindurenti, allo scopo di generarne una differenziazione rispetto ai materiali plastici ordinari. Purtroppo la matrice commerciale, piuttosto che scientifica, del termine in questione rende ora impossibile una netta classificazione e fa sì che in alcuni casi la sua attribuzione ad un determinato materiale sia più un’operazione di marketing che un effettivo riconoscimento delle prestazioni possedute. Spesso le sostanze classificate come tecnopolimeri sono, in altri contesti, indicate come “polimeri per l’ingegneria” (dall’anglosassone polymers for engineering), “superpolimeri” o “polimeri ad alte prestazioni” (high performance polymers). Per limitare l’estensione di tale classe di materiali, contro l’abuso che si compie a scopo commerciale, si può definire un tecnopolimero un materiale di natura organica polimerica le cui altissime prestazioni nel singolo caso applicativo lo rendono insostituibile o possibile candidato alla sostituzione di materiali più nobili, estendendo l’originale definizione che prevedeva invece il solo confronto con i materiali metallici. La sovrapposizione con la classe dei materiali compositi a matrice plastica è in alcuni casi inevitabile. L’attuale spinta verso lo sviluppo e la commercializzazione di nuovi tecnopolimeri nasce dalla combinazione di due diverse realtà. Da un lato vi è la crescente domanda di nuovi materiali da parte dell’industria automobilistica o più in generale della 8
1 Stato dell’arte componentistica elettrica e meccanica, mentre inizialmente i tecnopolimeri erano quasi esclusivamente impiegati nel settore aeronautico e aerospaziale. In secondo luogo enormi progressi sono stati fatti nelle tecnologie di trasformazione delle materie plastiche in tutti i principali campi, dalla deposizione di film fino alla formatura e allo stampaggio. Un esempio tipico di questa nuova tendenza all’impiego massivo dei tecnopolimeri è fornito dallo stampaggio ad iniezione di componenti per auto, pompe, elettrodomestici e dispositivi elettrici e telefonici. La possibilità di avere processi sempre più spinti e controllati ha permesso di sfruttare al massimo le potenzialità di nuovi materiali termoplastici, a loro volta appositamente ideati per lo stampaggio ad iniezione. Dallo sviluppo combinato di materia prima e tecnologia di stampaggio risulta un enorme ritorno in termini economici, considerando che i componenti prodotti in tal modo sostituiscono direttamente parti in metallo, riducendo significativamente costi e tempi di produzione. Il vantaggio economico è particolarmente rilevante nelle applicazioni industriali di media e alta produttività, in cui i processi di stampaggio e termoformatura non hanno praticamente rivali. Dal momento che tali tipologie di processo si applicano quasi esclusivamente a polimeri termoplastici, ne risulta che lo sviluppo più consistente nel settore dei tecnopolimeri si è avuto appunto in questa classe di materiali. La principale difficoltà che attualmente si riscontra nel loro impiego in settori tipici dei metalli è soprattutto di tipo progettuale. La diversità nelle leggi che descrivono il loro comportamento, la maggiore sensibilità ai fenomeni ambientali, alla temperatura ed alle condizioni di processo fanno sì che non si possa progettare un componente in tecnopolimero sulla falsariga di come si progetterebbe un componente in metallo. A tale mancanza progettuale si preferisce sopperire con prove su prototipi che garantiscano il corretto comportamento dei pezzi in esercizio. Alcuni dei polimeri termoplastici che solo pochi anni fa erano indicati come tecnopolimeri e a cui per primi è stato associato tale termine, sono oggigiorno talmente impiegati nella pratica dello stampaggio che a fatica si riconoscono ancora come tali. Questo è ad esempio il caso del policarbonato (in sigla PC), della poliammide (PA), del poliossimetilene (POM) e dell’ABS (la miscela polimerica di acrilonitrile-butadiene- stirene), tutti materiali ormai di uso comune. Esiste per queste tipologie di polimeri una enorme varietà di modificazioni. Ad esempio solo per le poliammidi si contano decine di formulazioni speciali, molte delle quali definite soprattutto per la produzione di fibre forti 9
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Polietereterchetone (PEEK) Tabella
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Polipropilene (PP) 2 Materiali e me
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governabilità dei parametri di pro
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Appendice C. File batch del modello
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Riferimenti bibliografici [1] Saech
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Riferimenti bibliografici [39] Qiao
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Riferimenti bibliografici [77] Shen
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Riferimenti bibliografici [115] Kel
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