APPROCCIO INTEGRATO DI CARATTERIZZAZIONE DI MATERIALI COMPOSITI E POLIMERI (BIM-2)

La caratterizzazione fisica, termica e meccanica di materiali compositi e polimeri ha i seguenti scopi:

• Studio sperimentale dei processi di produzione (impregnazione, consolidamento, formatura) – in tal caso le proprietà misurate con i test di caratterizzazione rappresenteranno l’output del test sperimentale di processo;
• Individuazione dei dati di input per le simulazioni numeriche dei processi di produzione;
• Individuazione dei dati di input per la progettazione e verifica di materiali e componenti, eventualmente con l’ausilio di simulazioni numeriche;
• Definizione delle proprietà termiche, fisiche e meccaniche dei materiali per scopi specifici, ad esempio a scopo di confronto con altri materiali oppure per la produzione delle schede tecniche.

Sulla base dello scopo specifico, occorre individuare le tipologie di test che consentono di dare le giuste indicazioni. Spesso la mancanza del know-how necessario, porta ad eseguire i test sbagliati che non danno le risposte necessarie, ad effettuare i test con modalità di esecuzione non corrette, ad ottenere risultati che non si è in grado di interpretare nella maniera corretta. Tutto ciò comporta dispendio di tempo e risorse da parte delle aziende e spesso il mancato sfruttamento delle potenzialità insite nell’uso di materiali compositi e polimerici.

CETMA ha maturato un’esperienza e una conoscenza ultraventennale nello studio e nella sperimentazione di materiali compositi e polimerici analizzandone proprietà meccaniche, chimiche, fisiche, termiche, di combinazione, valutandone processi di trasformazione e approfondendone l’analisi con simulazioni numeriche. Grazie a intensa attività di analisi CETMA ha sviluppato un approccio integrato che consente di individuare il test più idoneo agli scopi specifici, all’uso dei giusti accorgimenti per la corretta esecuzione dei test e per la corretta analisi ed interpretazione dei risultati.

Il know-how acquisito può essere applicato a tutti i settori in cui si fa uso dii materiali compositi e di materiali polimerici (aeronautico, automobilistico, sport & tempo libero, arredo).

CARATTERIZZAZIONE DI DAMAGE TOLERANCE DI MATERIALI E STRUTTURE (BIM-15)

La valutazione di damage tolerance di materiali o strutture non è una procedura di prova facilmente codificabile e standardizzabile, specie quando non si tratta di andare a determinare le proprietà d’impatto dei materiali con test di impatto biassiali o test Izod e Charpy. Infatti per valutare la damage tolerance di materiali o strutture, occorre progettare ed eseguire dei test ad hoc, che dipendono sia dall’applicazione finale, sia dal contesto normativo, sia dalla procedura di prova utilizzata.

Un altro aspetto critico è legato alla certificazione di tali procedure di prova nei settori a maggiore valore aggiunto, quali quello aeronautico e dei trasporti in generale.

CETMA ha messo a punto un esteso know how per la caratterizzazione della damage tolerance di materiali e strutture ed è quindi in grado di offrire attività di caratterizzazione della damage tolerance di strutture in diversi settori applicativi.

ll Know-how può essere applicato ai settori aeronautico, automobilistico e dei trasporti in generale.

METODICHE PER IL TESTING DI ADESIONE TRA COMPOSITO E SUBSTRATI EDILIZI (BIM-24)

L’utilizzo di materiali compositi in edilizia sta prendendo sempre più piede come tecnica per il rinforzo e l’adeguamento statico e antisismico di strutture sia in muratura sia in calcestruzzo armato. Le motivazioni di questa nuova linea di tendenza sono svariate e sono strettamente legate alle proprietà intrinseche di tali materiali: ottimo rapporto resistenza/peso, leggerezza, totale o parziale reversibilità dell’intervento, durabilità, versatilità.
Allo stesso tempo, però, al fine di rendere efficace l’intervento di rinforzo, il sistema di incollaggio deve essere realizzato a regola d’arte e deve rispettare dei requisiti minimi sui livelli di adesione. Da qui la necessità di effettuare alcuni test di caratterizzazione sperimentale sull’adesione tramite due differenti tipologie di test: adesione normale (pull-off test) e adesione tangenziale (DSS test – Direct Shear Strip test). Di queste due tipologie di test, soltanto una è normata (ovvero il test di adesione normale), per quanto non sia comunque aggiornata per tutte le tipologie di materiali di più recente utilizzo come, ad esempio, per le matrici inorganiche. Della seconda tipologia di test (test di adesione tangenziale), invece, allo stato attuale non esiste una normativa tecnica che ne standardizzi la metodologia.
CETMA ha riprodotto su scala di laboratorio l’ampia casistica di cantiere (matrici organiche e inorganiche, rinforzi di materiali differenti e con molteplici architetture tessili, substrati murari o in calcestruzzo) e ha messo a punto una serie di accorgimenti pratici e di espedienti tecnici tramite cui poter effettuare in modo esaustivo ed affidabile i test di adesione sul sistema di incollaggio.
Infine, a differenza di altre metodologie di testing, come ad esempio la termografia a raggi infrarossi e gli ultrasuoni, che forniscono una stima qualitativa del sistema di incollaggio materiale composito-substrato, i citati test di adesione forniscono una stima di tipo quantitativo e, quindi, facilmente comparabile con specifiche standard di riferimento. CETMA ha maturato, nel corso di molti anni una notevole esperienza nella messa a punto di accorgimenti pratici e di espedienti tecnici per una corretta procedura da seguire nella fase di testing e in quella della rielaborazione dei dati sperimentali.
CETMA è quindi in grado di offrire un servizio per la caratterizzazione del sistema di incollaggio materiale composito/substrato murario o in calcestruzzo nei controlli di qualità e/o nei collaudi strutturali.

METODODICHE AVANZATE DI RILEVAZIONE DI CAMPI TERMICI MEDIANTE TERMOGRAFIA A RAGGI INFRAROSSI (BIM-30)

I processi industriali sono caratterizzati da molteplici variabili che, se non opportunamente controllate, possono avere una forte influenza sulla qualità del prodotto finale. A tal proposito, la temperatura è un parametro fondamentale (i.e. temperatura pezzo e utensile nel caso dei processi di lavorazione per deformazione plastica, temperatura del materiale e del cordone nei processi di saldatura, temperatura stampo e materiale per i processi produzione di materiali compositi e polimerici, temperatura degli edifici per la valutazione dell’efficienza energetica, etc.) e la possibilità di poterla monitorare in maniera precisa e affidabile tramite tecniche non distruttive (i.e termografia a raggi infrarossi) costituisce un fondamentale strumento di ausilio all’ottimizzazione della produzione.

Attualmente, nei processi industriali la misura sperimentale della temperatura si basa sull’utilizzo di termocoppie che, per quanto siano strumenti di misura poco costosi e di facile utilizzo, possono interferire con il flusso di calore (misura a contatto) ed alterarne la misura, hanno una risposta limitata a fenomeni transitori rapidi (non si adattano con rapidità a variazioni repentine di temperatura), comportano difficoltà nello stimare gradienti di temperatura (misura puntuale). In questo scenario, particolarmente interessanti appaiono le potenzialità della termografia a raggi infrarossi, una tecnica (basata su una misura della radiazione termica emessa dal corpo oggetto di indagine) che presenta notevoli vantaggi rispetto alle tradizionali termocoppie. Infatti:

• è una tecnica non a contatto, dunque non interferisce con il flusso di calore e, di conseguenza, non altera la misura di temperatura. Si ha la possibilità di rilevare la temperatura anche in zone non facilmente accessibili.
• ha una risposta molto veloce, infatti è in grado di rilevare transitori termici molto rapidi, tipici dei processi di lavorazione meccanica per asportazione.
• permette un fast scanning della zona da analizzare (distribuzione 2D delle temperature nell’area oggetto di indagine, con possibilità di individuare i gradienti termici)
• permette di effettuare misure di temperatura con risoluzioni termiche dell’ordine delle decine di mK.

Negli ultimi anni è cresciuto l’interesse verso tecniche di indagini termografiche in settori in cui i requisiti di qualità, sicurezza e durabilità sono particolarmente stringenti. Tuttavia, l’utilizzo è ancora limitato dalla carenza di valide competenze relative all’esecuzione delle indagini e alla successiva interpretazione dei risultati e di idonea strumentazione.

Il know-how, sviluppato da CETMA, consente il monitoraggio, in tempo reale e senza contatto, delle linee di produzione in esercizio, riducendo i tempi di manutenzione e il fermo macchina, dando la possibilità di intervenire preventivamente, correggendo i parametri di processo che, se non opportunamente tarati, possono portare alla produzione di prodotti finiti di scarsa qualità. Allo stesso tempo, il know-how consente di eseguire un controllo di qualità sul prodotto finito, per una ulteriore ottimizzazione del processo produttivo. Il know-how è applicabile anche nel settore edile, in tutti quei casi in cui l’efficacia del processo è strettamente connessa all’adesione fra due materiali (i.e. intonaco – substrato, materiale di rinforzo – substrato, etc.).

A differenza di quanto già esistente sul mercato o nella letteratura scientifica (conoscenza focalizzata su un particolare prodotto o processo), l’esclusività del know-how risiede nella multidisciplinarietà delle applicazioni (prodotti e processi) e nella possibilità di usufruire di modelli numerici per l’ottimizzazione dei parametri operativi (i.e. tipologia di approccio attivo/passivo, tipologia di sorgente riscaldante, frequenza di acquisizione, tempi di riscaldamento, tecnologia utilizzata – termografia pulsata, lock-in, etc.) diminuendo, di conseguenza, i tempi di calibrazione della procedura di controllo e di ottimizzazione per una specifica applicazione.

Grazie a questo Know-how, CETMA ha le competenze e gli strumenti per definire, in funzione del materiale, del processo produttivo e del settore di riferimento, il set ottimale dei parametri operativi per l’utilizzo della tecnica termografica per il controllo di qualità dei prodotti e l’ottimizzazione dei processi.

Il know-how è applicabile a tutti i settori dell’ingegneria, quali aeronautico, automobilistico, edile, beni culturali, tempo libero, arredo, efficienza energetica, energie rinnovabili, infrastrutture, etc.