METAL REPLACEMENT: DOVE, QUANDO E PERCHE’
Cos’ha gran parte delle caratteristiche dei metalli in versione più economica? La plastica.
Sebbene la conversione da metallo a plastica sia stata introdotta negli anni ’50, molti produttori non hanno ancora familiarità con i vantaggi del cosiddetto “Metal Replacement”.
C’è stato un tempo in cui la sostituzione del metallo era utile solo per applicazioni limitate, come la riduzione del peso delle parti. Tuttavia, le classi più recenti di plastiche ingegnerizzate, stanno portando la sostituzione del metallo a un livello più alto poiché queste plastiche, hanno ulteriori vantaggi per tutti i tipi di mercati. Ecco alcune delle qualità delle materie plastiche che guidano la sostituzione del metallo:
1. Risparmio sui costi
Il vantaggio più importante nella sostituzione del metallo con la plastica è il risparmio sui costi, con una migliore qualità del prodotto. Nel processo di stampaggio a iniezione, i tempi di ciclo sono molto più rapidi (ad oggi più parti vengono prodotte a macchina) e le parti create sono identiche, eliminando la lavorazione secondaria.
2. Eliminazione delle operazioni secondarie
Durante il processo di stampaggio a iniezione, le materie plastiche, possono essere tinte di diversi colori, strutturate con più strati e lucidate prima di essere stampate. Il costoso assemblaggio di più pezzi stampati di metallo o pezzi fusi fissati insieme può essere sostituito da una singola parte stampata a iniezione, che può eliminare la necessità di giunti saldati tra le parti metalliche e prevenire perdite.
3. Maggiore forza
Utilizzando materie plastiche di alta qualità, si possono raggiungere livelli di resistenza di molte parti metalliche. Nel processo di stampaggio a iniezione di materie plastiche, gli ingegneri hanno la capacità di modellare le caratteristiche per una maggiore resistenza strutturale del pezzo. L’esecuzione di queste aggiunte non è costosa.
4. Peso del prodotto
Utilizzando la plastica al posto dei metalli, il peso del prodotto diminuisce drasticamente. Questo non solo aiuta a migliorare l’uso del prodotto per l’utente finale ma, riduce i costi di spedizione.
5. Maggiore durata del prodotto
L’ambiente può avere reazioni aspre con prodotti in metallo, come ruggine o ossidazione. Tuttavia, le plastiche non devono preoccuparsi di questo perché hanno una maggiore resistenza chimica e non sono influenzate dai composti di base che possono corrodere il metallo.
6. Riutilizzo della plastica
Le parti in plastica di scarto o le parti che devono essere riciclate possono essere macinate nella forma originale: pellet e, riutilizzate immediatamente per un altro processo di iniezione. È da sottolineare che solo i materiali termoplastici possono essere nuovamente fusi e riutilizzati , i termoindurenti no. Anche il metallo può essere nuovamente fuso ma è un processo molto più lungo.
Per poter rispondere in modo ottimale, alle esigenze di produzione, in numerosi settori (medicale, aerospaziale e automative) è possibile sviluppare componenti con prestazioni specifiche. Si stima che entro i prossimi 5 anni, il 25% del peso di un veicolo sarà costituito da plastica. Un processo che è ormai avviato e che porterà sostituire il metallo con tecnopolimeri.
I progetti di Metal Replacement richiedono competenza ed esperienza nell’intera filiera del processo ma è sempre più necessario cambiare mindset fin dalla progettazione e “pensare in plastica!”
Il progetto viene svolto in fasi; per ottenere una definizione ottimale si deve prevedere la Simulazione Fluidodinamica. Un valido aiuto lo si può ottenere attraverso le tecniche 3d, ricavate dal modello prodotto a computer con sistema CAD.
Dal momento della progettazione il progettista deve trovare corrispondenza tra le esigenze dell’applicazione e le proprietà del materiale, per ottenere un design ottimale al prezzo. Alle volte quindi, progettare con le materie plastiche, può sembrare più complicato rispetto all’uso dei metalli, ma le possibilità in termini di varietà di prodotti danno ai progettisti una libertà senza precedenti. Un progettista potrebbe essere tentato di realizzare una parte in polimeri ad alte prestazioni replicando le dimensioni del pezzo in metallo senza sfruttare i vantaggi offerti dalla versatilità del materiale o dalla libertà di progettazione. Questo può portare a progetti inefficienti, con parti difficili da produrre o con prestazioni non ottimali.
I calcoli di progettazione meccanica, nel caso delle resine sono simili a quelli usati per i tecnopolimeri e l’analisi deve tener conto di tutte le condizioni di lavoro che il pezzo dovrà affrontare.
Tra i vantaggi di cui tenere conto non va dimenticato che i processi di Metal Replacement veicolano innovazione responsabile, di prodotto e processo, in ottica di sostenibilità ambientale.
Comunicazione 3P Solutions
