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Come si lavora la fibra di carbonio

Cos’è la fibra di carbonio


In natura il carbonio si può trovare puro in due forme cristalline, la grafite e il diamante, mentre in combinazione ad altri elementi è ampiamente presente, ad esempio nell’anidride carbonica e nelle rocce calcaree.
La fibra di carbonio è un materiale con struttura filiforme, molto sottile, realizzato in carbonio, utilizzato in genere nella realizzazione di una grande varietà di materiali compositi, così chiamati in quanto sono costituiti da due o più materiali. È un materiale leggero ma molto più resistente di tutte le leghe metalliche note.
Per crearla sono necessari due elementi principali infatti: la fibra di Carbonio, ossia il materiale strutturale responsabile delle proprietà meccaniche del manufatto, e una resina che funge da matrice. La fibra di carbonio si presenta in veri e propri tessuti (non troppo diversi visivamente dai tessuti dei vestiti) definite ‘pelli di carbonio’.



Come si lavora


Per la realizzazione di strutture in composito le fibre di carbonio vengono dapprima intrecciate in veri e propri panni in tessuto di carbonio in pezzi da 0,1 o 0,2 mm di spessore. A questo punto la fibra di carbonio viene immersi nella resina, che è responsabile della coesione delle fibre all’interno del prodotto finito. La matrice in generale è, appunto, una resina, ma può essere anche un altro materiale plastico o in metallo la cui funzione è quella di tenere in "posa" le fibre resistenti perché mantengano la corretta orientazione nell'assorbire gli sforzi, di proteggere le fibre ed inoltre di mantenere la forma.
A seconda dell’oggetto o struttura che si vuole costruire con la fibra di carbonio, saranno necessari più o meno strati di fibra. Il “tessuto” così composto verrà poi posto nello stampo, normalmente fatto in alluminio o in acciaio, che riproduce l’aspetto esterno dell’oggetto di nostro interesse.
Per far aderire due oggetti in fibra di carbonio, bisogna far aderire le estremità e cucirle artigianalmente dopo di chè bisogna applicare pressione all'interno del tessuto in modo che la superficie si adatti alla forma dello stampo in modo perfetto.
Questa pressione può essere esercitata per mezzo d' aria o foam (schiuma) mentre l' intero oggetto o struttura viene introdotto dentro ad una autoclave dove la fibra viene sottoposta a due trattamenti uno con temperature elevate e uno con la pressione alta, nello specifico si parla di 180ºC e una pressione di 10 atm (circa 10 volte la pressione atmosferica). In questo modo la resina si indurisce seccandosi senza che si formino dei vuoti o delle sacche d’aria che influenzano in modo consistente le prestazioni meccaniche.
Passate alcune ore si potranno estrarre gli oggetti dagli stampi fatti e finiti, pronti per essere rifiniti.
Ovviamente questa procedura può essere più o meno complicata a seconda della finalità che si desidera ottenere con la fibra di carbonio.



Curiosità: la fibra di carbonio nella Formula 1


La fibra di carbonio ha fatto il proprio ingresso in Formula 1 nell’anno 1981 grazie alla McLaren. La necessità nella F1 era riuscire a progettare una monoposto più leggera, ma che riuscisse a resistere alle sollecitazioni a torsione gravi soprattutto in curva. Infatti l’utilizzo di questo materiale per tutte le monoposto in gara oggi si deve ad un incidente avvenuto durante il Gran Premio d’Italia dal quale il pilota uscí completamente indenne. Oggi tutte le vetture della Formula 1 sono costruite in carbonio, così come le migliori bici da competizione.



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