Nuovi materiali, nuovi elementi di fissaggio

L'acciaio è stato, è ora e continuerà a essere il materiale predominante per le strutture dei veicoli e le parti della carrozzeria, come porte, cofani, portelloni e paraurti. Ma altri materiali, come alluminio, magnesio, plastica e compositi, stanno diventando sempre più importanti.

Secondo il Center for Automotive Research, nel 2020 diverse leghe di acciaio rappresentavano circa il 65% del peso della struttura media di un veicolo. Le leghe di alluminio rappresentavano il 13%, mentre la plastica e i compositi il ​​6%. Entro il 2040, tuttavia, le leghe di acciaio rappresenteranno solo il 46% di tale peso, mentre le leghe di alluminio costituiranno il 26% e la plastica e i compositi rappresenteranno il 15%.

Unire questi materiali disparati richiederà alcuni elementi di fissaggio innovativi. Le proprietà che rendono questi materiali leggeri dell’era spaziale robusti e rigidi li rendono anche difficili da assemblare con i dispositivi di fissaggio convenzionali per plastica e lamiera.

Ecco uno sguardo ad alcuni degli ultimi elementi di fissaggio per i materiali automobilistici leggeri di oggi.

La vite Flowpoint Delta PT della EJOT GmbH & Co. è progettata per fissare fogli di plastica rinforzata con fibra di carbonio (CFRP).

La nuova vite combina due tecnologie EJOT: la vite Delta PT per il fissaggio diretto sulla plastica e la vite con perforazione a flusso FDS per il fissaggio diretto sul metallo, in un unico dispositivo di fissaggio. La vite Flowpoint Delta PT è una vite autoperforante e autofilettante che penetra sia nei materiali bloccati che in quelli accoppiati senza foro pilota. La punta speciale pratica un foro nei materiali ed estrude una sporgenza. La geometria ottimizzata della filettatura Delta PT forma una forte filettatura femmina.

Il processo di installazione prevede sei fasi: rotazione della vite e applicazione di un carico assiale; riscaldamento e penetrazione del materiale; calibrazione del foro vite e formazione di un'estrusione; formazione del filo; impegno completo del filo; e stringendo.

L'elemento di fissaggio produce un giunto filettato di alta qualità senza alcuna fase di preparazione della parte. Disponibile in acciaio, acciaio inossidabile A2 o A4, alluminio e titanio, il dispositivo di fissaggio può essere utilizzato con molte varietà di CFRP. Può essere utilizzato anche per unire gruppi di materiali misti, come alluminio e CFRP. È possibile lo smontaggio e il rimontaggio.

L'elemento di fissaggio può essere prodotto con una varietà di stili di testa e rientranze di guida.

L'elemento di fissaggio incorporato IMTEC HR di Böllhoff Inc. fornisce filettature femmina portanti per il fissaggio di parti su plastica rinforzata con fibre.

L'elemento di fissaggio a forma di disco viene inserito nello stampo per una struttura composita e integrato durante il processo di stampaggio. Non è necessario installarlo con un orientamento particolare. È compatibile con la maggior parte delle fibre e con la maggior parte dei processi di stampaggio termoindurenti e termoplastici, compresi lo stampaggio a trasferimento di resina, lo stampaggio a compressione e lo stampaggio a iniezione.

Per lo stampaggio ad iniezione, l'elemento di fissaggio viene posizionato su un perno fissato sullo stampo. Il perno individua l'elemento di fissaggio e protegge le filettature al suo interno dal rivestimento di resina. Successivamente, il tessuto viene inserito nello stampo. Lo stampo viene chiuso, la plastica viene iniettata e il pezzo viene sformato con il dispositivo di fissaggio integrato.

Per lo stampaggio a compressione, il processo è lo stesso, tranne che il perno è un tappo a vite in plastica che serve anche a spingere le fibre da parte per inserire l'elemento di fissaggio nel tessuto, eliminando la necessità di trapanare o perforare un foro. Ciò consente di risparmiare tempo ed evitare di tagliare le fibre. Il cappuccio protegge inoltre le filettature interne durante lo stampaggio e viene rimosso dopo che la parte è stata sformata.

Per resistere alla corrosione galvanica, IMTEC HR è disponibile in acciaio zincato e acciaio inossidabile. Quest'ultimo viene utilizzato principalmente per CFRP. Sono disponibili anche diverse versioni di elementi di fissaggio, inclusi prigionieri, dadi e distanziali.

L'elemento di fissaggio è dotato di occhielli e petali progettati per incorporarsi nel composito durante lo stampaggio. Ciò impedisce al dispositivo di fissaggio di ruotare quando è installata la vite di accoppiamento. Inoltre, poiché la flangia di fissaggio si trova dietro la matrice della fibra, non influisce sullo spessore complessivo della parte.