I laser si uniscono alle strutture sandwich leggere
La moderna costruzione leggera ha già aiutato l’industria automobilistica e aerospaziale a risparmiare carburante e materiali, riducendo l’impatto ambientale. I ricercatori dell’Istituto Fraunhofer per la tecnologia dei materiali e dei raggi hanno recentemente trovato un modo per trasferire tali principi di progettazione comprovati ad altre industrie.
Utilizzando i laser, saldano le filigrane strutture a camera cava con lastre di copertura per formare pannelli sandwich leggeri. Tali strutture metalliche possono essere prodotte in modo particolarmente efficiente nel processo di rotolamento dell’IWS fraunhofer. La nuova tecnologia garantisce velocità di produzione più elevate e un’ampia gamma di utilizzi per i pannelli leggeri. Ciò apre nuove prospettive di costruzione leggera, come nella costruzione di sovrastrutture navali, ferrovie e fabbricati industriali.
La nuova lamatura sandwich basata su laser offre molto potenziale tecnologico, economico e ecologico per l’industria: “Con questa tecnologia, i pannelli e i profili leggeri possono essere prodotti in modo significativamente più veloce e più efficiente dal punto di vista dei costi rispetto ai metodi convenzionali”, sottolinea Andrea Berger, ricercatrice presso Fraunhofer IWS. “Inoltre, il nuovo processo elimina la necessità di adesivi e altri materiali aggiuntivi, facilitando il riciclaggio delle strutture leggere prodotte con esso”.
Invece di lastre di acciaio pesanti di un centimetro, molti costruttori leggeri utilizzano pannelli sandwich. Nonostante il peso significativamente inferiore rispetto all’acciaio massiccio, questi sono abbastanza forti per pareti divisorie e soffitti in veicoli, aeromobili o hall. Questi pannelli sandwich e profili sono costituiti da strutture a camera d’aria a nido d’ape, trapezoidali, a soletta o sferiche. I materiali di partenza tipici sono sottili lastre di acciaio, alluminio, plastiche o altri materiali. Su queste strutture interne, i produttori saldano o incollano fogli sottili su entrambi i lati.
L’estrusione classica raggiunge i suoi limiti
Una sfida che una grande azienda di costruzione di carrozze ha affrontato con Fraunhofer IWS ha avviato il nuovo processo di laminazione laser: l’azienda stava già utilizzando profili leggeri in alluminio per la sua tecnologia dei veicoli. Tuttavia, il processo di estrusione applicato non consentiva trame interne arbitrariamente sottili. Circa 1,5 millimetri costituivano il limite inferiore tecnologico. Questo è stato e continua a essere contrastato dal desiderio di risparmiare il più possibile materiale e peso o di utilizzare strutture interne filigrane.
I ricercatori di Fraunhofer IWS hanno risolto questo dilemma con un laminatoio di saldatura laser. Utilizzando questo sistema, guidano uno strato nucleo flessibile di strutture interne molto leggere tra due rulli, su cui si arrotola una lamiera coprente in alto e in basso. I laser controllati da scanner mirano obliquamente da entrambi i lati con precisione nel sottile spazio tra lo strato nucleo e la lamiera coprente.
Lì riscaldano le superfici metalliche con precisione millimetrica. A seconda del materiale della lamiera selezionata, si generano temperature locali tra i 660 e oltre i 1400 gradi. I rulli premono poi insieme le superfici leggermente fuse dello strato nucleo e della lamiera coprente in modo così saldo da legarsi permanentemente.
Il processo laser riduce i consumi energetici e facilita il riciclaggio
Tali lastre particolarmente leggere possono essere prodotte in un solo passaggio
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