Esempi di materiali innovativi

Alcuni esempi di materiali che, grazie al trasferimento tecnologico, portano innovazione in molti settori merceologici diversi da quelli tradizionali.

NANOMETALLI CRISTALLINI        

La sostituzione del metallo con materiali polimerici comporta in primis forti riduzioni di peso dei manufatti con una conseguente riduzione dei costi di trasporto. Inoltre i materiali polimerici, attraverso i processi di stampaggio ed iniezione, permettono di ottenere forme complesse. Per ottenere le stesse forme con materiali metallici, spesso occorre utilizzare lavorazioni complesse e costose per asportazione di materiale da un pieno.
Esiste una nuova tecnologia di rivestimento nano metallico cristallino per materiali polimerici comuni (poliammidi, policarbonato, resine acetaliche, etc.) che ne implementa le proprietà meccaniche e termiche, rendendoli competitivi con i metalli dal punto di vista strutturale e della stabilità alle alte temperature. I vantaggi sono principalmente due: lo stampaggio ad iniezione permette di realizzare forme complesse con spessori ridotti, difficilmente realizzabili con tecniche di pressofusione o MIM. Il nanocoating è poi in grado di trasformare il polimero in un materiale metallico, senza interferire con le tolleranze dei componenti (spessori di deposito di 25-200 micron) e le dimensioni del pezzo.
Un secondo vantaggio è legato alla possibilità di utilizzare materiali polimerici “poveri” per realizzare il componente iniettato. In particolare si può pensare di utilizzare anche polimeri provenienti da riciclo, riuscendo così a nobilitare prodotti che andrebbero smaltiti o utilizzati per la produzione di oggetti secondari (non strutturali e prestazionali).

Settori di applicazione
Componenti e minuterie
Vasche o box doccia            
Protezioni motociclisti
Accessori foto/video               
Passeggini
Componenti auto
Occhialeria
Componenti bici da corsa

POLIMERI A MEMORIA DI FORMA      

Appartengono all’ampia e diversificata famiglia degli smart materials o materiali intelligenti, caratterizzati dalle seguenti proprietà:

• esibiscono una temperatura di transizione vetrosa (Tg) con repentino cambio del modulo di elasticità;
• ad alta temperatura sono soffici e possono essere modellati cambiando la loro forma iniziale;    
• scendendo sotto la Tg ritornano rigidi e mantengono la forma imposta;
• ritornando ad alta temperatura recuperano la forma originale.

La versatilità dei processi produttivi (iniezione e estrusione) applicabili a questi polimeri permette di ottenere dispositivi dalle forme complesse e miniaturizzate, oppure, sfruttando la proprietà di memoria di forma, altre molto più complesse a partire da forme semplici, come tubi, filamenti, tondini o film. E’ possibile ricavare anche delle schiume a memoria di forma che, grazie alle loro proprietà intrinseche, riducono la pressione e le tensioni del corpo migliorando anche la circolazione. In questo modo il prodotto provoca una piacevole sensazione fisica, aumentando il comfort della persona.

Settori di applicazione
Complementi d’arredo
Vasche o box doccia
Sedute
Occhialeria
Giocattoli per bambini 
Automotive
Condizionamento aria e acqua
Articoli sportivi
Dispositivi biomedicali
Abbigliamento
Cosmesi

BIOPOLIMERI E BIOTESSUTI     

I biopolimeri sono polimeri derivati da risorse rinnovabili (generalmente mais, canna da zucchero, amido di patata o olio di ricino) e si differenziano sia per caratteristiche di biodegradabilità e compostabilità sia per prestazioni meccaniche. Non tutti i polimeri derivati da risorse rinnovabili sono biodegradabili: esiste infatti una nuova categoria di polimeri, parzialmente o totalmente derivati da risorse naturali, di estrema attualità e interesse nel mercato. Sono spesso definiti “biopolimeri tecnici” in quanto caratterizzati da elevate prestazioni meccaniche in molti casi simili ai polimeri tradizionali. Diversi i loro impieghi, soprattutto per la realizzazione di oggetti di uso funzionale, in ambito domestico (tazze) o nel packaging per la cosmetica o la gioielleria.
Con i biopolimeri oggi si ottengono anche delle schiume totalmente biodegradabili che possono essere utilizzate negli imballaggi o come imbottiture innovative.
A proposito delle fibre naturali le più usate sono principalmente cotone, iuta, sisal, abaka, canapa, lino, ramie e curauà (derivata dall’albero dell’ananas). Vengono utilizzate soprattutto per la realizzazione di tessuti da impiegare con bioresine per dei pre-preg:si ottengono compositi naturali con cui sono state prodotte tavole da skateboard e per il settore automotive pannelli isolanti, parti di portiera, interni di veicoli.
Un settore applicativo a parte è quello tessile. Abbigliamento dal mais? Sì, ma anche tappeti, moquette, e interni di automobili ad esempio.    
In particolare le fibre derivanti da bio-PDO offrono vantaggi rispetto al poliestere e alla poliammide: i tessuti ricavabili sono più morbidi al tatto, facili da tingere ed estremamente resistenti a lavaggi, raggi UV, oltre che alle macchie perché non presentano recettori di coloranti acidi.

Settori di applicazione
Arredamento e complementi d’arredo
Automotive
Abbigliamento Packaging
Articolo Sportivo
Prodotti usa e getta
Settore alimentare

METALLI LEGGERI DA INIEZIONE     

Nei processi utilizzati per la lavorazione tridimensionale dei metalli, lo stampaggio ad iniezione è ancora una tecnologia poco diffusa: i metodi tradizionali quali lavorazioni meccaniche, forgiatura e, primo tra tutti, pressofusione, dominano ancora lo scenario delle tecnologie a cui ricorrono le aziende italiane.
Lo stampaggio ad iniezione è una valida soluzione per i progettisti, in grado di combinare le prestazioni meccaniche del metallo con la flessibilità di progettazione offerta. Ciò è particolarmente vero per alti volumi e componenti complesse.
Le tecnologie di stampaggio ad iniezione più mature sono il MIM - che ha lo svantaggio di un notevole ritiro da stampo - ed il Thixomoulding del Magnesio.
Esiste una nuova rivoluzionaria tecnologia di stampaggio di iniezione di leghe metalliche leggere che permette di iniettare leghe di Magnesio Zinco e Alluminio utilizzando stampi da iniezione tradizionalmente usati nella materie plastiche, senza ricorrere a nessun particolare processo di preparazione (pre-processing) né a particolari strumentazioni – come l’utilizzo di gas inerte nel caso del Magnesio Tixotropico. Questi metalli possono essere plasmati facilmente, consentendo di ottenere componenti sempre più piccoli, leggeri ma con grande resistenza. Inoltre lo stampaggio ad iniezione di queste leghe permette di avere componenti a porosità ridotta, con una buona finitura superficiale e basse tolleranze. 

Settori di applicazione
Componenti e minuterie
Vasche o box doccia
Protezioni motociclisti
Accessori foto/video
Componenti auto
Occhialeria
Componenti bici da corsa
Automotive
Articolo Sportivo

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