Stampa a compressione di materiali compositi laminati realizzati con TNT di carbonio da riciclo pre-impregnati

In this work a study on the production of laminated panels obtained from pre-impregnated nonwoven fabric (NWF) layers made of recycled carbon fibers by compression molding is presented. In particular, by using a steel mold, a specific number of layers were stacked considering three types of commercial pre-impregnated materials with different fibers weight. The complete resin polymerization and the consolidation of the different layers are obtained by using a hydraulic press, with appropriate parameters such as temperature, applied force and time. This work describes the optimization of process parameters in order to obtain the desired characteristics of the laminated panels. Subsequently, the panels were cut with water-jet technology to obtain appropriate size specimens to carry out the characterization tests. Samples were cut in perpendicular directions to evaluate the performance of the composite material. The mechanical tests carried out in order to evaluate the material quality involved impact tests and static tensile tests. Furthermore, the porosity of the specimens is observed using two different methodologies: optical microscopy and digestion process. The results reported in this study are the starting point for further future studies that will have to consider the characteristics of the manufacturing process of the pre-impregnated composite material to have a more comprehensive evaluation of compression molding.

In questo rapporto si presenta lo studio relativo alla realizzazione di pannelli laminati ottenuti a partire da strati di tessuto non tessuto (TNT) pre-impregnati costituiti da fibre di carbonio da riciclo mediante stampa a compressione. Sono state prese in considerazione tre tipologie di pre-impregnati commerciali, differenti per grammatura di fibre, da cui sono stati ricavati un certo numero di strati che, opportunamente sovrapposti, sono stati inseriti in uno stampo di acciaio. Tale stampo, inserito in una pressa idraulica, è stato portato alla giusta temperatura. Successivamente è stata applicata un’opportuna forza, che tenuta per un adeguato intervallo di tempo, ha permesso, la completa polimerizzazione della resina, ed il consolidamento dei diversi strati tra loro. Parametri come la temperatura delle piastre della pressa, la forza applicata e il tempo di tenuta in pressione sono stati ottimizzati per ottenere le caratteristiche desiderate dei pannelli laminati. Successivamente i pannelli sono stati tagliati con tecnologia water-jet per ricavare provini in numero e dimensioni tali da effettuare le successive prove di caratterizzazione. Sono stati tagliati provini in direzioni perpendicolari per valutare le prestazioni del materiale composito ottenuto in entrambe le direzioni. I test meccanici effettuati sui provini al fine di valutare la qualità del materiale ottenuto hanno riguardato prove di impatto e test di trazione statica. Inoltre, nel lavoro svolto sono stati avviati studi sulla porosità del materiale ottenuto mediante due metodologie differenti per le informazioni fornite: osservazioni al microscopio ottico delle sezioni dei pannelli e processo di digestione. I risultati riportati in questo studio sono la base di partenza per ulteriori studi futuri che non potranno non considerare anche le caratteristiche del processo di fabbricazione del materiale composito preimpregnato di partenza per avere una valutazione completa del risultato ottenuto dalla stampa a compressione.