TECNOLOGIA CFR
La tecnologia Continuous Fiber Reinforcement (CFR) è una tecnica di stampa FDM, brevettata da Markforged, che consiste nel rinforzare i componenti con fibre continue, migliorando significativamente la rigidità e la resistenza. È possibile utilizzare due diversi tipi di fibre: la fibra di carbonio per la massima rigidità oppure la fibra aramidica (Kevlar) per assorbire impatti senza rompersi.
Onyx, il tecnopolimero che riveste le fibre
Onyx è un materiale composito di base sviluppato da Markforged, costituito da un nylon PA6 caricato con microfibre di carbonio. Questa combinazione conferisce a Onyx una resistenza meccanica superiore e una finitura superficiale di alta qualità, rendendolo ideale per una vasta gamma di applicazioni industriali e professionali.
- Resistenza e rigidità: Onyx è 1,4 volte più resistente e rigido rispetto all'ABS, offrendo componenti con elevata stabilità dimensionale e capacità di carico.
- Finitura superficiale eccellente: grazie alla combinazione di nylon e carbonio, le parti stampate presentano una superficie liscia e uniforme, riducendo la necessità di post-elaborazione.
- Resistenza chimica e termica: Onyx offre una buona resistenza a solventi e agenti chimici, oltre a una tolleranza termica fino a circa 130°C, rendendolo adatto per ambienti industriali e applicazioni tecniche.
Cosa posso stampare con la tecnologia CFR?
Con la stampa CFR è possibile produrre componenti altamente resistenti e rigidi, come parti strutturali, attrezzature industriali, prototipi funzionali e componenti per alte temperature. La stampa CFR permette di realizzare parti leggere e robuste, sostituendo in molti casi materiali metallici. È ideale per applicazioni in settori come l'aerospaziale, l'automotive e l'ingegneria, soprattutto quando sono richieste alte prestazioni meccaniche e resistenza agli urti o al calore.
I vantaggi
La stampa CFR consente di creare prototipi funzionali in tempi brevi, riducendo il ciclo di sviluppo e permettendo iterazioni veloci per migliorare il design.
Grazie all'uso di fibre continue, i componenti risultano estremamente resistenti, adatti per applicazioni che richiedono elevata rigidità e capacità di sopportare carichi significativi.
La finitura superficiale dei componenti stampati con CFR è più uniforme e precisa rispetto alla tradizionale FDM, migliorando l'aspetto estetico e la qualità complessiva del prodotto.
Gli svantaggi
Le fibre rinforzano i componenti solo lungo il piano di stampa, lasciando più vulnerabili agli sforzi perpendicolari al piano di accrescimento.
La stampa CFR ha costi più elevati, sia per le attrezzature che per i materiali, rispetto alla tradizionale FDM, rendendola meno accessibile per produzioni su larga scala.
Anche con la tecnologia CFR, i modelli complessi richiedono strutture di supporto durante la stampa, aggiungendo un passaggio di post-lavorazione per rimuoverli.
Questa tecnologia è ideale per prototipi o piccole serie, ma non è conveniente per la produzione di massa a causa dei tempi e dei costi più elevati.
L’analisi CFR
L'analisi strutturale dei componenti realizzati in CFR (materiale composto da fibre di carbonio) è un processo fondamentale per valutare la resistenza e la durabilità di un componente sotto specifiche condizioni di carico. Questa analisi viene eseguita tramite software di simulazione avanzati, come Eiger Simulation, che consentono di prevedere come il componente reagirà a carichi definiti dall'utente. In base ai risultati, è possibile intervenire per migliorare la robustezza della struttura, aggiungendo fibre di rinforzo dove necessario.
Come funziona l'analisi CFR?
Il funzionamento dell'analisi strutturale CFR è piuttosto semplice: si impone un carico specifico al componente all'interno del software di simulazione, osservando il comportamento del pezzo. Se il componente non riesce a sopportare i carichi previsti, il sistema consente di aggiungere rinforzi strutturali sotto forma di fibre di carbonio. Questo processo viene iterato fino a raggiungere la configurazione ottimale che garantisce la resistenza necessaria senza compromettere la leggerezza o altri requisiti funzionali.
Perché è importante l'analisi CFR?
L'importanza di questa analisi risiede nella sua capacità di ottimizzare sia le prestazioni sia i costi di produzione dei componenti. Nei casi in cui vi sia un'alta produzione di un componente, eseguire un'analisi strutturale consente di identificare le aree dove è possibile ridurre l'uso di materiali, abbassando così il costo unitario. Inoltre, per i componenti critici, che richiedono precisione e affidabilità, questa analisi è indispensabile per garantire che siano progettati e costruiti per resistere alle sollecitazioni a cui saranno sottoposti.
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