Saldatura a resistenza di compositi termoplastici innovativi

Abstract

Il presente lavoro di tesi si concentra sullo sviluppo di una tecnica innovativa di giunzione basata sul concetto di una saldatura a resistenza, ma applicata a materiali compositi avanzati. L’approccio intrapreso è puramente sperimentale, senza la certezza che la soluzione proposta possa portare a dei risultati positivi. Tuttavia, con l’utilizzo della resina termoplastica chiamata commercialmente come Elium®, sia come matrice del composito sia come materiale d’apporto, si sono ottenute giunzioni omogenee e considerabili strutturali. La scelta di questo argomento nasce dall’esigenza di esplorare soluzioni più sostenibili, ma non meno performanti rispetto alle tecniche tradizionali, come l’incollaggio, portando benefici in termini di tempo e costi, consentendo la riciclabilità dei materiali e minimizzando l’impatto ambientale. Durante la sperimentazione, sono stati ottimizzati macchinari, materiali e configurazioni tecniche, ottenendo giunti con elevate prestazioni meccaniche e tempi di realizzazione ridotti. Le analisi hanno evidenziato rotture per delaminazione e decoesione, confermando l’elevata qualità del processo. Confrontando i risultati con tecniche consolidate come l’incollaggio, la metodologia sviluppata si è dimostrata competitiva e promettente, aprendo nuove possibilità di sviluppo per l’ottimizzazione dei parametri di processo, la gestione del disassemblaggio e il riciclo dei materiali compositi.

This thesis work focuses on the development of an innovative joining technique based on the concept of resistance welding applied to advanced composite materials. The approach undertaken is purely experimental, without the certainty that the proposed solution can lead to positive results. However, with the use of the thermoplastic resin commercially known as Elium®, both as a composite matrix and as filler material, homogeneous and considered structural joints were obtained. The choice of this topic arises from the need to explore more sustainable solutions, but not less performing than traditional techniques, such as gluing, bringing benefits in terms of time and costs, allowing the recyclability of materials and minimizing the environmental impact. During the period of experimentation, machinery, materials and technical configurations were optimized, obtaining joints with high mechanical performance and reduced production times. The analyzes highlighted failures due to delamination and decohesion, confirming the high quality of the process. By comparing the results with consolidated techniques such as bonding, the developed methodology proved to be competitive and promising, opening up new development possibilities for the optimization of process parameters, disassembly management and recycling of composite materials.