Progettazione di stampi in conglomerato cementizio per il processo di stampaggio ad iniezione di materiali plastici

This thesis is aimed to design a mold for injection molding of plastic materials composeb by cement mix. This innovative techinique is based on the construction of the mold directly on the plastic model which we want to produce. This feature allows to avoid several mechanical processes related to a metallic mold thus we obtain a reduction in production costs. Firstly numerical simulations have been carried out in order to assess the feasibility of the mold process. Two prototypes have been built using different cement mix. The mixes have been used on a PVC shape containing the model which is a wheel chocks. Nevertheless in the first case we cannot able to extract the model in the second we have extracted the model only in the condition of hot mold, i.e. real operating conditions. In booth the cases the obtained surface roughness is very good. Thermal conductivity measurement have been also performed on the cement mix. These values are quite satisfactory producing a cost-effective process. However traditional applications, based on metallic molds, show a machine-time which is the half of our case. Experimental tests aimed to measured the breaking stress of the mixtures have been conducted. Our materials exhibit a breaking stress lower than traditional materials (more or less an of magnitude). For this reason an increase in the size of the molds is needed. The simplicity of the proccess, its low costs, its reliability on complex shapes and the very goof superficial roughness of the produtcds make this technique very attractive from the economical point of view. Nevertheless some details should be improved in the process ee retain this technique usefull for real-life applications.

Obiettivo della tesi, è la progettazione di uno stampo per stampaggio ad iniezione di materiali plastici da realizzare utilizzando miscele di conglomerato cementizio. Questa tecnica innovativa consiste nel realizzare lo stampo gettando il conglomerato direttamente su un modello del particolare plastico da realizzare evitando così molte lavorazioni meccaniche connesse alla costruzione di uno stampo metallico e abbassando così i costi di produzione. Dopo una lunga fase preliminare di simulazione numerica del processo di stampaggio necessaria per una prima verifica di applicabilità della tecnica, sono stati realizzati due prototipi utilizzando due differenti miscele di conglomerato; queste miscele sono state gettate in una forma realizzata in pvc contenente il modello, che in entrambi i casi è un cuneo ferma ruote. Sono stati ottenuti ottimi risultati per la finitura superficiale, sebbene dal primo prototipo non sia stato possibile estrarre il modello del cuneo, mentre nel secondo si è visto che a stampo caldo, quindi come nelle reali condizioni operative, tali problemi non si presentano. Dalle misure della conduttività termica è emersa una sufficiente capacità di scambio termico, questo incide molto sui tempi macchina; nonostante questi siano raddoppiati rispetto a quelli standard, questa nuova tecnica realizzativa risulta ancora economicamente conveniente. I valori delle tensioni massime di rottura misurati nelle prove di resistenza meccanica sono di un ordine di grandezza inferiore a quelli dei metalli, e ciò comporta un aumento delle dimensioni degli stampi in cemento rispetto a quelli tradizionali al fine di resistere agli stessi carichi. Concludendo; la facilità di esecuzione, il basso costo dei materiali utilizzati, la semplicità con cui si possono riprodurre forme anche complesse con ottime finiture superficiali, rendono questa tecnica economicamente molto vantaggiosa: dagli aspetti valutati e dalle misure effettuate è emerso che essa è applicabile sebbene da affinare.