ITBR20130005A1 - Autoclave per materiali compositi - Google Patents

Description

Descrizione del Brevetto per Invenzione Industriale avente per titolo: “Autoclave per materiali compositi”

DESCRIZIONE

Il presente trovato ha come oggetto un’autoclave appositamente ideata per la lavorazione di materiali compositi specialmente utilizzati in ambito aeronautico come ad esempio la fibra di carbonio.

Lo stato della tecnica prevede l’utilizzo di autoclavi per vari scopi e vari settori dell'industria come il settore alimentare quello della gomma, del legno ecc.…

La tecnologia oggetto di richiesta di brevetto si applica allo stampaggio con sacco a vuoto in autoclave. Tale tecnologia è utilizzata da molti anni nel settore aeronautico.

Le autoclavi sono dei recipienti a pressione positiva che normalmente lavorano al di sotto dei 10 BAR.

Nel mondo dei materiali compositi ogni tipologia di materiale, per garantire le caratteristiche per le quali è stato progettato, deve subire un trattamento specifico previsto dal costruttore del materiale stesso detto “ciclo di cura”.

Ad esempio per le fibre di carbonio, in ambito aeronautico si usa il cosiddetto pre-impregnato. Questo si sostanzia in fibre di carbonio immerse in un bagno di resina epossidica.

Il pre-impregnato una volta sagomato viene laminato su degli stampi. Lo stampo così ottenuto viene sigillato applicando dei film in materiale plastico.

A questo punto il sacco così formato viene forato ed al foro applicata una manichetta per la presa del vuoto. Ciò al fine di creare all’interno del sacco l’effetto “sotto vuoto”.

Questa operazione consente di eliminare eventuali bolle d’aria tra le varie lamine del pre-impregnato ovvero i potenziali punti di rottura sul pezzo finito.

A questo punto gli stampi preparati come sopra, vengono “curati” in autoclave per ottenere il manufatto desiderato.

Affinché il manufatto possa essere utilizzato in ambito aeronautico, o comunque per garantire le caratteristiche tecnico meccaniche per le quali è stato progettato, è necessario che l’autoclave utilizzata per curare i pezzi garantisca la possibilità di rispettare la “ricetta” o “cura” prevista dal produttore del pre-impregnato.

Più precisamente, è molto importante che all’interno dell’autoclave, la combinazione delle seguenti tre variabili: Pressione (fino a 10 BAR), Temperatura (fino a 200 °C) e Vuoto (di solito -800 mBAR) siano opportunamente modulate nel corso del tempo di cura, consentendo così alla resina epossidica (termo indurente) del pre-impregnato di polimerizzare, conferendo al manufatto le caratteristiche desiderate. Molto importante nel processo di cura in autoclave è l’uniformità della temperatura all’interno della camera di cura.

Scopo del presente trovato quindi è la progettazione e costruzione di un'autoclave che minimizzi il rischio di una temperatura non costante all'interno della stessa e faciliti il monitoraggio delle tre variabili (pressione, temperatura e vuoto) che rendono possibile il procedimento di polimerizzazione descritto in precedenza.

Con particolare riferimento alla figura del disegno allegato con il quale viene illustrata l'autoclave in una sua realizzazione ideale si possono distinguere il gruppo vuoto (1) all'interno del quale si alloggiano i materiali da polimerizzare; le due valvole dell'aria compressa ossia una di carico (2) e una per lo scarico della stessa (3) alloggiate sull'area relativa al canale d'aria (4). All'estrema destra dell'autoclave vi è alloggiata una ventola (5) (gruppo girante) che mescola l'aria riscaldata dal radiatore interno.

Nella parte inferiore della figura si possono distinguere l'alloggiamento per l'alimentazione delle batterie elettriche (6) nonché le due ulteriori valvole per l'ingresso (7) e l'uscita (8) del liquido di raffreddamento.

Sull'estrema sinistra è presente invece la campana di separazione (9) tra l'ambiente interno e quello esterno realizzata in una configurazione ideale in boro silicato.

Lo scopo della presente invenzione, ossia l'ottenimento di una temperatura costante all'interno dell'autoclave è raggiunto grazie ad una ventola (5) che mescola l'aria riscaldata dal radiatore interno. Altro scopo della presente invenzione, ossia la completa separazione tra ambiente esterno e interno all'autoclave è raggiunto dal complemento della ventola ossia dal giunto a magneti permanenti che permettendo la chiusura interna dell'autoclave, evita l'infiltrazione di aria esterna e tiene completamente separato l'ambiente esterno attraverso la campana in boro silicato in grado di contenere pressioni positive fino a 10 BAR.

In questo modo si è raggiunto il risultato di avere prodotti finiti dei quali se ne garantisce la perfetta polimerizzazione.

Inoltre, l'utilizzo del giunto magnetico consente di ridurre la lunghezza dell'asse di rotazione e delle vibrazioni e consente di conseguenza di aumentare la vita utile dei cuscinetti montati sull'asse di rotazione consentendo quindi un miglioramento della tecnica nota applicata alle esistenti autoclavi.

Claims (3)

1. Rivendicazioni 1. Autoclave per la formatura e polimerizzazione di materiali compositi caratterizzata dal fatto che una temperatura costante viene raggiunta grazie al gruppo girante (5) sul quale è montato un giunto a magneti permanenti capace di trasmettere la coppia grazie alle forze magnetiche che si instaurano tra il motore interno e quello esterno, senza l’applicazione di alcuna forza meccanica diretta.
2. 2. Autoclave secondo la rivendicazione precedente caratterizzata dal fatto che il montaggio del magnete permanente permette di sigillare il lato dell'utilizzo all’interno dell’autoclave, in modo da separarlo completamente dall'ambiente esterno con una apposita campana di separazione in boro silicato (9) (o altri materiali idonei allo scopo) in grado di contenere pressioni positive fino a 10 BAR.
3. 3. Autoclave secondo la rivendicazione n. 1 caratterizzata dal fatto che l’utilizzo del giunto magnetico, oltre a garantire la perfetta tenuta delle pressioni all’interno dell’autoclave consente di ridurre la lunghezza dell’asse di rotazione (in funzione dei carichi assiali e radiali) e delle vibrazioni e consente di conseguenza di estendere la vita utile dei cuscinetti montati sullo stesso asse.