Cos'è lo stampaggio di schiuma strutturale?
A volte è necessario realizzare pezzi di dimensioni maggiori rispetto a quelli realizzati con materiali tradizionali. Come creare queste parti senza sacrificare forza, rigidità e qualità complessiva? Fortunatamente esiste una soluzione semplice ed economica: la schiuma strutturale.

La schiuma strutturale è un materiale di fabbricazione che accoppia l'anima in schiuma con una forte "pelle" esterna invece di essere sempre forte. Rispetto ai polimeri tradizionali (come poliuretano, poliestere o resina epossidica), è leggero e flessibile, pur mantenendo una buona resistenza e rigidità. La schiuma strutturale può produrre parti di dimensioni senza precedenti, portando a una rivoluzione nella produzione di tetti, pannelli di carrozzeria interni ed esterni, gusci di dispositivi medici e persino snowboard.

Cos'è la schiuma strutturale?
La schiuma strutturale è un materiale composito, solitamente un polimero termoindurente (ma può essere termoplastico) miscelato con un gas fisico inerte (come l'azoto) o un agente espandente chimico durante il processo di stampaggio. Il risultato non è un materiale solido, ma un "nucleo" di micropori a bassa densità e una "pelle" esterna ad alta densità. Il nucleo riduce il peso totale del materiale, mentre la robusta pelle lo mantiene forte e resistente agli urti.

La struttura del materiale è simile a una struttura a sandwich, con un'anima a bassa densità completamente circondata da una pelle ad alta densità. La trama del nucleo è spesso descritta come simile a "spugna" o "a nido d'ape". Grazie alla sua struttura unica del nucleo, la schiuma strutturale è generalmente dal 20% al 40% più leggera rispetto ai polimeri solidi, all'alluminio, all'acciaio, ai composti per stampaggio di lastre o ad altri materiali comunemente usati.

A causa della sua natura meno robusta, il materiale di base utilizzato per produrre schiuma strutturale è solitamente un polimero termoplastico piuttosto che un materiale termoindurente. I materiali termoplastici comunemente usati includono, ma non sono limitati a: poliuretano, policarbonato, polifenilene etere (Noryl), polibutilene tereftalato (Valox) e acrilonitrile butadiene stirene.

Processo di stampaggio di schiuma strutturale
Il processo di formatura delle parti con schiuma strutturale è molto simile ai tradizionali metodi di stampaggio a iniezione reattiva. Conservare i due ingredienti, come poliolo e isocianato (sono combinati per produrre poliuretano), in un contenitore separato in forma liquida. Vengono mescolati insieme per formare una resina, che viene poi iniettata in uno stampo pre-preparato e indurita mediante reazione chimica.

Tuttavia, vi è un'importante differenza nella produzione di schiuma strutturale piuttosto che di polimeri solidi. Oltre ai polioli e agli isocianati, durante il processo di iniezione vengono aggiunti alla miscela gas inerti o agenti espandenti chimici. Questo cambia la natura della reazione chimica che alla fine si verifica.

Rispetto allo stampaggio a iniezione reattivo in poliuretano solido standard, vengono utilizzati meno poliolo e isocianato, quindi la resina non riempie completamente lo stampo. Invece, il gas o agente espandente viene attivato dalla reazione tra i due componenti. Si espande riempiendo di schiuma lo spazio vuoto dello stampo. Questo crea una trama "a nido d'ape" e il nucleo interno della schiuma strutturale è ben noto. Quando gli elementi della superficie sono a contatto con la parete dello stampo, collassano formando una robusta pelle attorno all'esterno del materiale.