29/03/2021
Progetto Temart - i risultati del caso studio “Arredi di ambienti nei settori navale e commerciale”Pubblichiamo una breve sintesi dei casi studio affrontati dal progetto TEMART- Tecnologie e materiali per la manifattura artistica, i Beni Culturali, l’arredo, il decoro architettonico e urbano ed il design del futuro, progetto finanziato dalla Regione Veneto all’interno del Bando Por Fesr 2014-2020 per il sostegno a progetti di Ricerca e Sviluppo sviluppati da Distretti Industriali e dalle Reti Innovative Regionali- asse 1 “ricerca, sviluppo tecnologico e innovazione”- AZIONE 1.1.4 “Sostegno alle attività collaborative di R&S per lo sviluppo di nuove tecnologie sostenibili, di nuovi prodotti e servizi” (Delibera di Giunta regionale n. 1139 del 19 luglio 2017).
Titolo del sottoprogetto: Arredi di ambienti nei settori navale e commerciale
Partner referente:
Ecor International (https://www.ecor-international.com/)
Altri partner:
Arredambienti (https://www.a-arredambienti.it/)
MYWOOD (http://mywood.it/)
Obiettivo del sottoprogetto:
Nell’ambito degli arredi di ambienti nel settore navale e commerciale, sono stati selezionati diversi casi di interesse, individuando materiali, tecnologie e test funzionali opportuni per raggiungere l’innovazione ricercata:
- incrementare la tenuta degli incollaggi nel settore navale, in particolare nel caso di giunzioni tra materiali di diversa natura
- realizzare oggetti di arredo utilizzando il polimero bio - based PLA attraverso il processo di stampa 3D
- migliorare i trattamenti di rivestimento utilizzati per i particolari di arredo in ottone, sia nelle proprietà del rivestimento che nella qualità del processo di deposizione
- creazione di mobili da inserire in una realtà virtuale sviluppata tramite il software Solidworks, consentendone così la visualizzazione a 360 gradi utilizzando visore e joystick.
Attività realizzate:
- Focus del miglioramento della tenuta degli incollaggi è stata la condizione di criticità che è noto riscontrarsi quando giunzioni fra materiali di diversa natura esposte a riscaldamento cedono per lo stato tensionale generato dal differente comportamento a dilatazione termica dei due materiali. Per migliorare la tenuta degli incollaggi, sono state sperimentate miscele adesive ottenute per dispersione di diverse tipologie di nanocariche base grafene nella colla attualmente utilizzata (colla vinilica). Per valutare l’efficacia dell’incollaggio, sono stati progettati e realizzati provini e test di trazione ad hoc per simulare lo stato tensionale di interesse.
- Sfruttando la leggerezza del polimero PLA e la libertà di design della stampa 3D, sono stati prodotti un vaso ed una maniglia utilizzando PLA modificato in grado di simulare sia l’aspetto della pietra che del legno. Considerando che tali componenti di arredo nel loro utilizzo sono esposti frequentemente a contatto tattile, si è voluto verificare la resistenza del polimero verso agenti sanitizzanti realizzando test di immersione in acqua ossigenata, soluzione alcolica, spray a base di amuchina; infine, è stata verificata la capacità del PLA stampato di contenere acqua.
- Quale alternativa e miglioramento rispetto ai trattamenti di rivestimento comunemente adottati su componenti in ottone, è stata utilizzata la tecnologia di deposizione da fase vapore, tecnica applicata in svariati settori industriali per la sua capacità di realizzare depositi con elevata proprietà sia funzionali che estetiche attraverso un processo a basso impatto ambientale, selezionando i depositi più opportuni per i componenti di arredo di interesse.
- E’ stato sviluppato uno studio consistito nella creazione di mobili da inserire in una realtà virtuale: utilizzando il software Solidworks, sono stati creati i disegni 3D dei mobili creati ed un prototipo di stanza in cui collocarli per permettere al potenziale cliente la loro visualizzazione a 360 gradi, riuscendo ad immergersi nella realtà virtuale, grazie all’impiego di visore e di joystick. I prototipi di mobili sono stati realizzati utilizzando multistrato di pioppo per l’interno, ebano per il rivestimento esterno.
Risultati raggiunti:
- I test eseguiti per le giunzioni honeycomb metallico/laminato polimerico hanno mostrato il miglioramento delle prestazioni della colla vinilica quando modificata con dispersione di grafene, in grado di incrementare la tenuta dell’incollaggio quando sottoposto allo stato tensionale. Nei test di trazione è stato infatti riscontrato sia un incremento del carico di rottura dei provini, pari a circa il 15% rispetto alla colla non modificata, che il cedimento non esclusivamente nell’area dell’incollaggio.
- I campioni di PLA da stampa 3D sono stati immersi per un’ora in becher riempiti della sostanza sanitizzante di interesse sormontati da un bullone in acciaio inossidabile, utilizzato per indicare attraverso la sua caduta l’avvenuta deformazione del provino di PLA: la resistenza del polimero è stata verificata registrando tramite video l’evoluzione del test ed eseguendo l’analisi allo stereo microscopio prima e dopo il test di immersione, riscontrando l’assenza di fenomeni di degrado. Positivo anche il risultato del test di tenuta dell’acqua.
- Componenti in ottone sono stati rivestiti con un deposito sottile a base carbonio e con un deposito sottile multistrato a base di nitruri, valutando diverse possibili finiture della superficie. Entrambi i rivestimenti sono stati selezionati non solo per le loro ottime proprietà funzionali - quali la durezza, la resistenza a corrosione e l’antiaderenza - ma anche per la loro biocompatibilità, essendo entrambi non citotossici e conformi per il contatto con gli alimenti. I test eseguiti hanno confermato le ottime proprietà di entrambi i depositi, valutate attraverso scratch test e test elettrochimici.
- Tramite software Solidworks è stato possibile creare un’ambiente virtuale in cui muoversi tramite visore e joystick per poter visionare i prodotti commissionati all’azienda: avendo a disposizione le dimensioni reali dell’ambiente interno destinatario dei mobili, il cliente potrà vedervi già collocato il mobile, potendone ad esempio modificare il colore od il materiale e vedere l’interazione con la luce interna e/o esterna.
Ulteriori prospettive di sviluppo
- I provini ed i test trazione sviluppati hanno permesso di verificare l’incremento della tenuta degli incollaggi ottenuto disperdendo nanocariche di grafene nella matrice di colla vinilica, sulla base dei quali risultati altre tipologie di grafene, un intervallo più ampio di valori di concentrazione, altre tecnologie di dispersione potranno essere valutati tramite opportune campagne di test di trazione permettendo così una valutazione più approfondita dei benefici apportati dal grafene nella matrice adesiva ed allargando il campo delle possibili applicazioni.
- I test sperimentali sviluppati hanno constatato la resa estetica raggiunta nel processo di stampa 3D del biopolimero PLA e la sua resistenza sia verso i detergenti sanitizzanti per superfici che nella tenuta dell’acqua, consentendo di immaginare il design di oggetti di arredo in grado sfruttare la resa estetica del polimero PLA e la sua leggerezza, combinata alla flessibilità della stampa 3D.
- Le interessanti proprietà estetico-funzionali che sono state riscontrate per i rivestimenti sottili da processo di deposizione da fase vapore sulla superficie di ottone, sono state valutate anche nel caso di substrato in acciaio inossidabile AISI316L, potendo così ampliare il numero di trattamenti selezionabili, in questo caso non vincolati dai requisiti più restrittivi imposti nel caso di superfici in ottone. La resa estetica di una ampia gamma di colorazioni realizzabili con i processi di deposizione è già stata constatata, aprendo la possibilità di valutazione delle proprietà funzionali.
- Le attività sviluppate hanno permesso di creare una vera e propria realtà aumentata: avendo a disposizione una stanza vuota con un adeguato spazio di manovra, un caschetto/visore senza filo ed un pc al quale collegarsi senza fili, al cliente sembrerà di trovarsi all’interno di un vano ove poter visionare i prodotti commissionati all’azienda, aprendo una vasta gamma di potenzialità di progettazione personalizzata. La positiva esperienza riscontrata dal progetto della realtà aumentata ha generato un forte impulso ad investire nel settore, con la creazione, a breve, all’interno del complesso aziendale, di una sala destinata a fungere da “showroom virtuale”. Si confida quindi che lo strumento della realtà aumentata permetta di attrare nuovi clienti e soddisfare, già dal virtuale, le loro esigenze. Con il sito vetrina, nel quale sarà integrata la simulazione di arredamento, l’azienda si auspica inoltre di favorire l’aumento delle vendite e delle esportazioni verso l’estero.
Incremento della tenuta degli incollaggi nel settore navale
Allegati 1 e 2 - Esempio di diverse modalità di rottura dei provini nei test di trazione: provini incollati honeycomb alluminio/laminato polimerico (A) e impiallacciato legno/laminato polimerico (B) dopo i test trazione.
Allegato 3 - Confronto del valor medio del carico di rottura per le quattro serie di cinque provini honeycomb/laminato
Polimero bio - based PLA da processo di stampa 3D
I video mostrano i test di resistenza di campioni da stampa 3D del biopolimero PLA per immersione (durata 1 ora) nei comuni sanitizzanti per superfici: acqua ossigenata al 3,6%, alcol etilico denaturato e amuchina sgrassatore; non sono presenti particolari segni di corrosione o sfaldamento dopo il test, né si riscontrano depositi di materiale sul fondo del recipiente del test. Sebbene di utilizzo solo professionale, è stata verificata la resistenza del polimero anche in acqua ossigenata al 35%: anche in questo caso non sono stati riscontrati fenomeni di degrado. Per verificare la capacità del test di evidenziare fenomeni di degrado, un campione di polimero è stato immerso in acetone, di cui è nota le reattività verso il polimero PLA. In questo caso sia il video del test per immersione che l’analisi post immersione del campione ne evidenziano il degrado subito. Infine, un campione di PLA è stato sottoposto a test di tenuta in acqua.
Allegati A, B, C - Prototipi in PLA realizzati da Additive Manufacturing: vaso in PLA apparenza pietra chiara, vaso in PLA apparenza pietra scura, maniglia in PLA apparenza legno chiaro.
Miglioramento dei processi di rivestimenti per i componenti in ottone
Allegati 4 e 5 - Pomelli in ottone rivestiti con il film sottile base carbonio DLC (A) e con il rivetsimento multistrato a base di nitruri (B) da processi di deposizione da fase vapore (PVD).
Inserimento mobili in realtà virtuale
Allegato 7 - Realtà aumentata
Allegati:
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