Termoplastici PAEK/PEEK: soluzioni polimeriche innovative e di successo

L’invenzione e lo sviluppo del PEEK quarant’anni fa e il focus di Victrex sui termoplastici PAEK/PEEK sono le fondamenta di un sorprendente catalogo di successi, dall’aerospaziale all’automotive, dall’elettronica all’energia, passando dalla produzione di motori e componenti indnstriali fino al medicale.

Alla fiera tedesca Fakuma, Victrex, azienda leader mondiale ed esperta in PAEK (poliarileterchetone o PAEK è il nome di una famiglia di termoplastici ad elevate prestazioni come poliariletereterchetoni o PEEK, N.d.R.), fornisce ulteriori elementi che la qualificano come una società che va ben oltre la produzione di polimeri ad elevate prestazioni.

Un nuovo e vasto portafoglio di gradi per il food, una nuova soluzione per motori elettrici e ingranaggi per il settore dell’automobile, giranti per elettrodomestici, investimenti nella realizzazione di una supply-chain dedicata all’utilizzo di componenti in compositi termoplastici per l’aerospaziale e partnership nella produzione additiva (AM) con nuovi prodotti in PAEK dedicati all’AM in corso di sviluppo, costituiscono gli indicatori che la società globale sta rapidamente aumentando l’offerta di soluzioni a base di polimeri VICTREX™ PAEK.

In alcune particolari aree ciò comprende anche particolari e componenti, come staffe in compositi per il settore aerospaziale. L’invenzione e lo sviluppo del PEEK quarant’anni fa e la dedizione Victrex nella focalizzazione sui termoplastici PAEK/PEEK sono le fondamenta di questo sorprendente catalogo di successi.

“Innovatore” e “fornitore di soluzioni” possono sembrare parole abusate di questi tempi. Tuttavia, esse descrivono esattamente il portafoglio e i servizi Victrex dedicati ai poliarileterchetoni (PAEK) a elevate prestazioni su cui la società si è concentrata fin dagli esordi. Oggi, i termoplastici di questa famiglia, e in particolare il VICTREX™ PEEK, sono utilizzati in un numero smisurato di applicazioni che vanno dall’aerospaziale all’automobile, dall’elettronica all’energia, passando dalla produzione e dalla progettazione fino al medicale.

 

Food & Beverage: applicazioni avanzate con il VICTREX FG, il nuovo portafoglio di materiali per l’alimentare

“Per aiutare gli OEM a rispondere ai severi requisiti normativi e alla domanda di qualità provenienti dal comparto della lavorazione alimentare, Victrex sta lanciando un nuovo portafoglio di gradi in PEEK per l’alimentare, proprio al Fakuma. Rispetto ai metalli, la nuova famiglia di termoplastici ad alte prestazioni “VICTREX FG™” offre agli OEM ulteriori vantaggi in termini di rapporto costo benefici, produttività e prestazioni, e l’assenza di contaminazioni di gusto che si aspettano i consumatori. La gamma di applicazioni va dalle pentole ai dispenser di bevande per uso commerciale e domestico, fino alle applicazioni industriali e comprendono componenti adatti al contatto con gli alimenti in sistemi di trasporto, processi asettici, sensori, ingranaggi e ugelli. Ulteriori approfondimenti saranno disponibili nell’ambito di un “Forum” al Fakuma su “Le 3 cose per considerare le applicazioni alimentari affidabili e rispondenti alle normative” (mercoledì 17 ottobre 15:40-16:20, Conference Centre West, sala Parigi).

 

Elettrodomestici: componenti di aspirapolveri più leggeri con migliore durata, minore emissione acustica e aumento di efficienza energetica

Nel settore degli elettrodomestici, i polimeri ad elevate prestazioni hanno consentito ai progettisti di esplorare nuovi approcci per la realizzazione di componenti di aspirapolveri più piccoli ma più potenti. La possibilità di stampare ad iniezione il VICTREX PEEK consente di produrre particolari con un elevato grado di tolleranza in grado di sopportare velocità elevate, in qualche caso oltre 100.000 giri/minuto (da notare che i motori dei jet ruotano a soli 15.000 giri/minuto), mentre è possibile ridurre il rumore fino al 50%. L’elevato rapporto rigidità/peso del materiale consente ai giranti di mantenere la propria forma anche a queste velocità così alte, offrendo un maggiore potenziale di aspirazione rispetto ai materiali più duttili. Inoltre, laddove si vada a sostituire particolari metallici lavorati a macchina, si ottiene una diminuzione di peso dei componenti e, quindi, la riduzione dimensionale dei motori e dei componenti connessi.

Il VICTREX PEEK è altresì resistente a una vasta gamma di agenti chimici usati per la pulizia domestica, al calore e all’umidità. Lo stampaggio a iniezione contribuisce a un potenziale di risparmio di costi per i produttori rispetto ai particolari in metallo lavorati a macchina, consentendo anche l’aumento progressivo di nuovi progetti, accorciando i tempi di lancio del prodotto, consentendo di aumentare la produzione più rapidamente e a costi inferiori.

 

Motori elettrici nel settore auto: riuscirà il film APTIV™ a concludere la ricerca di isolanti di cava ideali?

Con la transazione in corso in ambito automobilistico verso i motori elettrici, la richiesta di motori più efficienti, ad elevata densità e a costi inferiori riveste una particolare attualità. La maggior parte dei produttori di motori ha optato per il Permanent Magnet Synchronous Machine (PMSM) poiché questo tipo di motore offre una maggiore efficienza e occupa un volume inferiore rispetto ad altri tipi di motori elettrici. Poiché il PMSM è destinato a bloccarsi a temperature che rischiano di danneggiare il suo isolamento interno, la gestione termica rappresenta un fattore fondamentale e, quindi, la progettazione del sistema di isolamento è decisiva.

Nella ricerca dell’isolante di cava perfetto, i progettisti Victrex hanno simulato di sostituire un isolante di cava da 250 micron in laminato di PET meta-arammidico con un film APTIV™ da 150 micron. Tale simulazione ha utilizzato un isolante di cava termoplastico del 40% più sottile e termicamente più conduttivo che ha dimostrato di poter migliorare il flusso di calore dal filo conduttore al ferro dello statore e al sistema di raffreddamento esterno ad acqua. Ulteriori simulazioni hanno evidenziato l’eccellente conduttività termica dei film APTIV che consente una migliore gestione termica e la riduzione dei picchi di temperatura di 2-3° C rispetto ai laminati tradizionali e contribuisce a far rimanere fresco il motore. Grazie alla migliore gestione termica e agli isolanti di cava più sottili, le simulazioni hanno messo in evidenza anche un potenziale incremento della densità del rame (i.e. il cosiddetto slot-fill factor) del 2%. Infine, ma non meno importante, le simulazioni hanno dimostrato un aumento del 5% nel rendimento della coppia continua, che si può tradurre in una maggiore produzione di energia per una macchina della stessa dimensione.

 

Ingranaggi con polimeri in PEEK in applicazioni di trazione

Nel settore automobilistico, il VICTREX PEEK è già frequentemente utilizzato nei componenti di trazione come anelli di tenuta, boccole e cuscinetti, mentre gli ingranaggi in applicazioni di trazione severe sembrano piuttosto improbabili da candidare alla sostituzione dei metalli. Tuttavia, grazie a motori più piccoli, i fattori di NVH (Noise, Vibration, Harshness) rappresentano una delle maggiori sfide per gli OEM e per i Tier1 e gli ingranaggi in polimeri Victrex hanno dimostrato una riduzione dell’apporto acustico in applicazioni di motori fino al 50% (3dB). Rispetto agli ingranaggi rivestiti con polvere metallica, il peso e il momento d’inerzia sono considerevolmente più bassi negli ingranaggi realizzati con VICTREX HPG™ contribuendo in questo modo a una maggiore efficienza del sistema.

 

Svolta nelle soluzioni in compositi per il settore aerospaziale

Al Fakuma Victrex esporrà anche una varietà di compositi a base di VICTREX™ PAEK e particolari in compositi ottenuti per sovra stampaggio ibrido destinati all’aerospaziale. La società oggi sta lavorando congiuntamente ai clienti per rispondere a importanti richieste ingegneristiche tramite soluzioni innovative che offrono processi produttivi in continuo e tempi di ciclo misurati in minuti rispetto alle ore necessarie per le omologhe alternative in termoindurenti. Rispetto ai termoindurenti infatti, spesso utilizzati oggigiorno, i compositi termoplastici sono essenziali per rispondere alla velocità costruttiva richiesta dal settore aerospaziale. Per realizzare la necessaria supply-chain, Victrex sta anche investendo in una joint-venture, la TxV Aero Composites, con un partner di lunga data, la Tri-Mack Manufacturing.

Il PEEK e il traguardo dei 40 anni: le motivazioni di un successo di un HPP relativamente giovane

Le proprietà d’inerzia e la versatilità dei polimeri PAEK costituiscono le principali ragioni del suo successo. Questa famiglia di polimeri è particolarmente adatta a contesti estremi e difficili. Mentre i materiali alternativi riescono a rispondere solo ad alcune necessità, i PAEK/PEEK si collocano in cima alla piramide prestazionale dei polimeri e offrono risposte molteplici. Le loro proprietà comprendono la leggerezza, l’elevata resistenza, la capacità di resistere all’usura, alla resistenza termica, alla fatica e ai fluidi/prodotti chimici aggressivi. Nell’insieme, tali polimeri possono contribuire a migliorare l’efficienza di consumi carburante, aumentare la durata dei componenti, offrendo maggiore comfort (operatività fluida, minore rumorosità), maggiore libertà di progettazione e un’ottimizzazione del rapporto costo-efficienza.

La seconda importante ragione è che Victrex ha deciso di dedicarsi strategicamente a questa particolare famiglia di HPP PAEK. Come risultato, le ultime quattro decadi, hanno visto lo sviluppo di materiali pionieristici, decisioni strategiche e collaborazioni molto intense con i clienti, determinando un percorso che ha generato, e anche superato, molte pietre miliari.

Alla luce di un tale progresso, oggi Victrex continua a “plasmare le performance del futuro” con le sue soluzioni in PAEK/PEEK, il suo incrollabile impegno verso l’innovazione e il successo che costituiranno il focus e il motivo principale della presenza della società al Fakuma (padiglione A4 - stand 4106), che ospiterà inoltre anche un primo focus sul 40º anniversario del PEEK che cade a novembre.

www.victrex.com/it/

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