• Definizione di materiale composito. Applicazioni tipiche: Il corso introduce il concetto di materiale composito, spiegando come la combinazione di matrice e rinforzo permetta di ottenere materiali leggeri, resistenti e altamente performanti. Verranno presentate le principali famiglie di compositi a base polimerica e le loro caratteristiche distintive. Inoltre, mostreremo una panoramica sulle principali applicazioni industriali dei materiali compositi a base polimerica: aerospazio, automotive, energia, edilizia e sport, con esempi concreti di componenti e soluzioni innovative.
• Costituenti dei materiali compositi: Il corso fornisce una panoramica completa sui costituenti dei materiali compositi, illustrando il ruolo della matrice polimerica, dei rinforzi fibrosi e dei fillers. I partecipanti acquisiranno le basi per comprendere come la scelta e la combinazione di questi elementi influenzino le prestazioni meccaniche, fisiche e funzionali del materiale finale.
• Caratteristiche meccaniche dei componenti in materiale composito: All’interno del corso vengono approfondite le principali proprietà meccaniche dei materiali compositi, con riferimento ai componenti reali. Verrà spiegato come i diversi parametri, quali resistenza, rigidità, comportamento a fatica e modalità di rottura dipendano dall’orientamento delle fibre, dalla geometria del pezzo e dal processo produttivo adottato.
• Metodologie di trasformazione dei materiali compositi: Il corso illustra le principali tecnologie di trasformazione e produzione dei materiali compositi.

• Caratterizzazione di laboratorio dei materiali compositi: Una parte del corso è dedicata alla caratterizzazione sperimentale dei materiali compositi, presentando le principali prove e tecniche di analisi utilizzate in laboratorio per la verifica delle prestazioni e della conformità del materiale. I partecipanti acquisiranno una visione pratica dell’importanza delle prove di laboratorio nel controllo qualità e nella validazione dei materiali.

• Analisi delle anomalie e dei difetti nei materiali compositi: Il corso affronta casi reali di anomalie e difetti tipici dei materiali compositi, analizzandone le cause legate a progettazione, produzione o condizioni di esercizio. Questa sezione fornisce strumenti utili per il riconoscimento precoce dei problemi e per la prevenzione dei danneggiamenti in fase di utilizzo.

MODULO 1 – TRASFORMAZIONE DEI MATERIALI POLIMERICI

Introduzione ai materiali polimerici

• Struttura molecolare dei polimeri
• Polimeri termoplastici, termoindurenti ed elastomeri
• Parametri chiave:
  • peso molecolare
  • grado di cristallinità
  • Tg e Tm
• Relazione tra struttura e proprietà

Reologia e comportamento allo stato fuso

• Concetti base di reologia dei polimeri
• Viscosità e dipendenza da temperatura e shear rate
• Effetti del peso molecolare
• Fenomeni tipici:
  • shear thinning
  • melt fracture
  • degradazione termomeccanica
• Tecniche di caratterizzazione:
  • Melt Flow Index (MFI)
  • Reometria
  • viscosità

Tecnologie di trasformazione dei polimeri

• Panoramica delle principali tecnologie industriali:
  • Estrusione
  • Stampaggio a iniezione
  • Stampaggio a compressione
  • Termoformatura
  • Filatura
  • Pultrusione
• Parametri di processo critici:
  • Difetti tipici di processo.

Struttura e proprietà generate dal processo

• Effetti della trasformazione sulla microstruttura:
  • orientazione molecolare
  • cristallinità
  • tensioni residue
  • gradiente di raffreddamento
• Esempi industriali:
  • policarbonato stampato
  • PET preforme
  • poliolefine estruse
• Tecniche di analisi:
  • DSC
  • DMA
  • densità
  • microscopia

Additivi e formulazione dei materiali

• Ruolo degli additivi nella trasformazione:
  • plastificanti
  • stabilizzanti
  • antiossidanti
  • ritardanti di fiamma
  • cariche e rinforzi

MODULO 2 – DEGRADO E PROTEZIONE DEI POLIMERI
Meccanismi di degrado dei polimeri

• Tipologie di degrado
  • termico
  • termo-ossidativo
  • foto-ossidativo
  • idrolitico
  • chimico
  • meccanico
• Fattori accelleranti
  • temperatura
  • ossigeno
  • luce UV
  • contaminanti
  • stress meccanico

Fenomeni di invecchiamento e perdita di prestazioni

• Effetti del degrado su:
  • proprietà meccaniche
  • proprietà ottiche
  • colore
  • stabilità dimensionale
  • fragilità
• Esempi industriali:
  • cracking ambientale
  • perdita di plasticizzanti
  • degradazione di poliesteri
  • degradazione di poliammidi
  • Attacco da microorganismi nel poliuretano

• Caratteristiche principali di un materiale elastomerico.
• Differenza tra gomma e gomma termoplastica
• Principali impieghi delle gomme
• Fasi di ottenimento di un compound elastomerico.
• Processo di vulcanizzazione e post- vulcanizzazione
• Composizione chimica di una mescola elastomerica
• Caratterizzazione di una gomma in laboratorio
• Test di natura qualitativa, test di natura termica, test di natura fisica, test di natura meccanica
• Caratterizzazione di un manufatto in materiale elastomerico.
• Test in laboratorio e test di condizionamento a contatto con diversi fluidi (variazione delle proprietà)
• Controlli non distruttivi: radiografie a RX, tomografia
• Controlli distruttivi: di natura qualitativa (spettrofotometria IR), di natura termica (DSC-TGA-DMA), di natura fisica (Compression Set, densità et alii), di natura meccanica (Trazione, lacerazione et alii), analisi reportistica di laboratorio
• Esempio e caratteristiche di alcune tipologie di gomme, tipo: EPDM, NBR, FKM e siliconiche (Q)

• Classificazione dei materiali termoplastici in funzione della loro struttura molecolare: amorfi e semicristallini
• Differenze tra i materiali amorfi e semi-cristallini
• Composizione di un manufatto in plastica
• Influenza della composizione del compound sulle proprietà fisicomeccaniche dei manufatti in plastica
• Variazione delle proprietà fisico-meccaniche con fattori, tipo: temperatura, umidità, contatto con sostanze chimiche, sollecitazioni
• Esempio di alcuni materiali termoplastici (PE – PA/POM – PEEK/PPS)
• Manufatti con materiale termoindurente e foto-indurente.
• Caratteristiche molecolari (reticolazione)
• Tipi di resine reticolate. Applicazioni nei materiali compositi
• Introduzione ai materiali compositi, caratteristiche e interazioni tra matrice termoindurente e rinforzi

MATERIALI TERMOPLASTICI, TERMO INDURENTI E FOTOINDURENTI:

• Classificazione dei materiali termoplastici in funzione della loro struttura molecolare: amorfi e semicristallini
• Differenze tra i materiali amorfi e semi-cristallini
• Composizione di un manufatto in plastica
• Influenza della composizione del compound sulle proprietà fisicomeccaniche dei manufatti in plastica
• Variazione delle proprietà fisico-meccaniche con fattori, tipo: temperatura, umidità, contatto con sostanze chimiche, sollecitazioni
• Esempio di alcuni materiali termoplastici (PE – PA/POM – PEEK/PPS)
• Manufatti con materiale termoindurente e foto-indurente.
• Caratteristiche molecolari (reticolazione)
• Tipi di resine reticolate. Applicazioni nei materiali compositi
• Introduzione ai materiali compositi, caratteristiche e interazioni tra matrice termoindurente e rinforzi

ELASTOMERI : PROPRIETÀ, CARATTERIZZAZIONE E PRESTAZIONI

• Caratteristiche principali di un materiale elastomerico.
• Differenza tra gomma e gomma termoplastica
• Principali impieghi delle gomme
• Fasi di ottenimento di un compound elastomerico.
• Processo di vulcanizzazione e post- vulcanizzazione
• Composizione chimica di una mescola elastomerica
• Caratterizzazione di una gomma in laboratorio
• test di natura qualitativa, test di natura termica, test di natura fisica, test di natura meccanica
• Caratterizzazione di un manufatto in materiale elastomerico. Test in laboratorio e test di condizionamento a contatto con diversi fluidi (variazione delle proprietà)
• Controlli non distruttivi: radiografie a RX, tomografia
• Controlli distruttivi: di natura qualitativa (spettrofotometria IR), di natura termica (DSC-TGA-DMA), di natura fisica (Compression Set, densità et alii), di natura meccanica (Trazione, lacerazione et alii), analisi reportistica di laboratorio
• Esempio e caratteristiche di alcune tipologie di gomme, tipo: EPDM, NBR, FKM e siliconiche (Q)

• La Failure Investigation
• Fase di raccolta delle informazioni, contesto e requisiti di progetto
• Difettologie del manufatto e condizioni fuori esercizio
• Raccolta e analisi di indizi e dati, esecuzione sequenziale e variabili
• Modalità di testing dei materiali polimerici
• Principali tipi di danneggiamento del materiale polimerico ed elastomerico
• Danneggiamenti termici, chimici e meccanici
• Prevenzione dei fenomeni di danneggiamento e/o rottura
• Analisi di case studies