Analisi e standardizzazione del ciclo commessa dei materiali in conto lavoro: il caso HP Composites S.p.A.

HP Composites, azienda leader nella produzione di componenti in fibra di carbonio, a seguito della crescita di ordini commissionati dai suoi clienti, ha deciso di affidare a dei fornitori la produzione di alcune commesse, in alcune o in tutte le fasi del loro ciclo. L’elaborato di tesi nasce da un’esperienza di tirocinio nell’ufficio pianificazione di HP Composites, e si pone l’obiettivo di analizzare tutte le attività che, evitando di dedicare risorse alle lavorazioni selezionate, deve compiere per supportare il fornitore; l’analisi è stata effettuata tramite la costruzione di un diagramma di flusso e fornendo un indicazione del tempo richiesto da ogni attività, per poi poi avanzare delle proposte di ottimizzazione. Il ciclo commessa può essere suddiviso in quattro fasi: scelta della commessa e selezione del fornitore, attivazione del fornitore, gestione settimanale dell’evasione degli ordini e gestione del fine commessa. L’ufficio acquisti nel tempo si è specializzato individuando i temi da chiarire prima di attivare la fornitura per evitare l’insorgere di problematiche a produzione già attivata. Per quanto riguarda la gestione settimanale del fornitore, è stato istituito il ruolo del responsabile delle esternalizzazioni, una figura che funga da intermediario con il fornitore e monitori la produzione esterna: questa figura apporta un'alta quantità di interazioni, ma HP valuta maggiori i vantaggi di questa gestione centralizzata. Inoltre nel tempo le attività pianificazione sono state ottimizzate grazie alla stesura di file precompilati da aggiornare. Un’attività fonte di inefficienza è quella dell’emissione dei documenti di trasporto, soprattutto nel caso in cui il compito di consegnare il prodotto al cliente è deputato al fornitore di conto lavoro: HP Composites ha intenzione di implementare un lettore barcode per l’emissione del documento che ridurrebbe i tempi richiesti dall’attività e permetterebbe una gestione del conto lavoro a sistema più corretta.

Studio e ottimizzazione del riciclo di CFRP tramite processo di pirogassificazione

I compositi rinforzati con fibre di carbonio (CFRC) stanno sempre più sostituendo i materiali convenzionali in applicazioni che necessitano di alte prestazioni meccaniche, grazie alla loro leggerezza e alle eccellenti proprietà meccaniche. Dato l'enorme incremento della loro produzione e delle loro applicazioni, uno dei principali problemi risiede nel loro smaltimento, sia a fine vita che degli scarti e sfridi di lavorazione. Inoltre, la produzione di fibre di carbonio (CF) necessita di un elevato fabbisogno energetico (183-286 MJ/kg), pertanto la possibilità di recupero dei compositi in ottica di riutilizzo delle CF sembra essere un'opzione promettente in termini di sostenibilità ed economia circolare. Nell’ottica di identificare una metodologia per recuperare e riciclare questi materiali, il lavoro della presente tesi di laurea sperimentale, svolto in collaborazione con Leonardo SpA, è stato quello di studiare e ottimizzare il processo di pirogassificazione su CRFP aeronautici.

CFRP modificati con membrane elettrofilate per il self-healing: ottimizzazione delle condizioni di cura e test di delaminazione

I compositi a matrice polimerica rinforzati con fibre di carbonio (Carbon fiber reinforced polymers, CFRP) posseggono proprietà meccaniche uniche rispetto ai materiali convenzionali, ed un peso decisamente inferiore. Queste caratteristiche, negli ultimi decenni, hanno determinato un crescente interesse nei confronti dei CFRP che ha portato a numerose applicazioni in settori come l’industria aerospaziale e l’automotive. Le sollecitazioni cui i CFRP laminati sono soggetti durante la vita d’uso possono causare fenomeni di delaminazione che, portando ad una drastica riduzione delle proprietà meccaniche del materiale, ne compromettono l’integrità strutturale. Nel presente lavoro di tesi, sono state integrate in laminati CFRP membrane elettrofilate da blend polimeriche con capacità di self-healing. Le migliori condizioni da applicare in fase di cura del composito sono state approfonditamente investigate mediante analisi termica (DSC). Per verificare la capacità di autoriparazione dei laminati modificati, è stata valutata la tenacità a frattura interlaminare in Modo I e Modo II prima e dopo il trattamento di attivazione del self-healing.

Studio e validazione sperimentale di componenti in materiale composito avanzato ottenuto da materiale di riciclo

I materiali compositi a matrice polimerica rinforzati con fibra di carbonio (CFRP) si stanno sviluppando in maniera esponenziale negli ultimi anni, con una crescita del 20 – 25% annua, tanto che si prevede una domanda di circa 194.000 tonnellate entro il 2022 per cui è evidente che negli anni a venire dovranno essere smaltiti diversi rifiuti realizzati con tale materiale. Lo stato attuale relativo al riciclo dei CFRP prevede, per la maggior parte di essi, di essere conferiti in discarica o inviati all’inceneritore per ottenere un recupero energetico grazie alla presenza della matrice a base polimerica ma questo non consente il recupero della fibra per cui non è una tecnica che sfrutta l’alto valore del rifiuto. È proprio per questo motivo che si stanno sviluppando diverse metodologie di riciclo dei materiali compositi fibro – rinforzati nell’ottica dell’economia circolare, in particolare, si distinguono in riciclo meccanico, termico e chimico in base ai principi che stanno alla base degli stessi. Si precisa che su scala commerciale è stato realizzato solamente il riciclo termico tramite pirolisi mentre per tutte le altre tecniche si è ancora in fase di sperimentazione e di ricerca in laboratorio. L’obiettivo dell’elaborato di tesi è quello di valutare e approfondire il riciclo dei materiali compositi in fibra di carbonio in modo tale da studiare e validare sperimentalmente due componenti realizzati in materiale composito rinforzato con fibra di carbonio riciclata per poterli confrontare con i medesimi componenti realizzati in fibra nuova così da trarre delle conclusioni in merito alle proprietà meccaniche di rigidezza e resistenza ottenibili. Il lavoro di tesi è stato svolto all’interno dell’azienda Bucci Composites S.p.A. con sede a Faenza, la quale si occupa di progettazione e realizzazione di diversi componenti in materiale composito avanzato per diverse aziende clienti provenienti dai settori automotive, aerospaziale, nautico e industriale più in generale.

Effect Of Composite Containing An Iodonium Salt On The Bond Strength Of Brackets To Bovine Enamel.

This study investigated the effect of the incorporation of an iodonium salt in experimental composites, on the bond strength of metallic brackets bonded to bovine teeth. Two hundred and seventy bovine teeth were embedded in self-curing acrylic resin and divided into 18 groups (n=15), according to the experimental composite with an iodonium salt at molar concentrations 0 (control), 0.5, or 1%; the light-activation times (8, 20 and 40 s); and the storage times (10 min or 24 h). Metallic brackets were fixed on the tooth surface using experimental composites. Photoactivation was performed with a quartz-tungsten-halogen light-curing unit curing unit for 8, 20 and 40 s. The specimens were stored in distilled water at 37 °C for 10 min or 24 h and submitted to bond strength test at 0.5 mm/min. The data were subjected to three-way ANOVA and Tukey's test (α=0.05). The Adhesive Remnant Index (ARI) was used to classify the failure modes. The shear bond strengths (MPa) at 10 min for light-activation times of 8, 20 and 40 s were: G1 - 4.6, 6.9 and 7.1; G2 - 8.1, 9.2 and 9.9; G3 - 9.1, 10.4 and 10.7; and at 24 h were: G1 - 10.9, 11.1 and 11.7; G2 - 11.8, 12.7 and 14.2; G3 - 12.1, 14.4 and 15.8. There was a predominance of ARI score 3 for groups with 10 min storage time, and ARI score 2 for groups with 24 h storage time. In conclusion, the addition of iodonium salt (C05 and C1) to the experimental composite may increase the bond strength of brackets to bovine enamel using reduced light exposure times.

Durabilidade de compósito biomassa vegetal-cimento modificado por polímero

The durability of the cellulose-cement composites is a decisive factor to introduce such material in the market. Polymers have been used in concrete and mortar production to increase its durability. The goal of this work was the physical and mechanical characterization of cellulose-cement composites modified by a polymer and the subsequent durability evaluation. The work also evaluated the dispersion of acrylic polymer in composites made of Pinus caribaea residues. The physical properties observed were water absorption by immersion and bulk density. Rupture modulus and toughness were determined by flexural test. The specimens were obtained from pads, produced by pressing and wet curing. Samples were subjected to accelerated aging tests by repeated wetting and drying cycles and hot-water bath and natural aging. The scanning electron microscopy (SEM) allowed verifying the fiber and composite characteristics along the time. For the composite range analyzed, it was observed the polymer improved the mechanical properties of composites besides a significant decreasing in water absorption. The use of polymer improved the performance of vegetable fiber-cement composites when compared to the conventional mortar, due to water absorption decreasing.

Effect of laser welding on the titanium composite tensile bond strength

The aim of this study was to analyze the shear bond strength between commercially pure titanium, with and without laser welding, after airbone-particle abrasion (Al2O3) and 2 indirect composites. Sixty-four specimens were cast and divided into 2 groups with and without laser welding. Each group was divided in 4 subgroups, related to Al2O3 grain size: A - 250 µm; B - 180 µm; C- 110 µm; and D - 50 µm. Composite rings were formed around the rods and light polymerized using UniXS unit. Specimens were invested and their shear bond strength at failure was measured with a universal testing machine at a crosshead speed of 2.0 mm/min. Statistical analysis was carried out with ANOVA and Tukey's test (α=0.05). The highest bond strength means were recorded in 250 µm group without laser welding. The lowest shear bond strength means were recorded in 50 µm group with laser welding. Statistically significant differences (p<0.05) were found between all groups. In conclusion, airborne particle abrasion yielded significantly lower bond strength as the Al2O3 particle size decreased. Shear bond strength decreased in the laser welded specimens.

Evaluating resin-enamel bonds by microshear and microtensile bond strength tests: effects of composite resin

OBJECTIVES: The aims of this study were to evaluate the effect of resin composite (Filtek Z250 and Filtek Flow Z350) and adhesive system [(Solobond Plus, Futurabond NR (VOCO) and Adper Single Bond (3M ESPE)] on the microtensile (μTBS) and microshear bond strength (μSBS) tests on enamel, and to correlate the bond strength means between them. MATERIAL AND METHODS: Thirty-six extracted human molars were sectioned to obtain two tooth halves: one for μTBS and the other one for μSBS. Adhesive systems and resin composites were applied to the enamel ground surfaces and light-cured. After storage (37(0)C/24 h) specimens were stressed (0.5 mm/min). Fracture modes were analyzed under scanning electron microscopy. The data were analyzed using two-way ANOVA and Tukey's test (α=0.05). RESULTS: The correlation between tests was estimated with Pearson's product-moment correlation statistics (α =0.05). For both tests only the main factor resin composite was statistically significant (p<0.05). The correlation test detected a positive (r=0.91) and significant (p=0.01) correlation between the tests. CONCLUSIONS: The results were more influenced by the resin type than by the adhesives. Both microbond tests seem to be positive and linearly correlated and can therefore lead to similar conclusions.

Resíduos de sisal como reforço em compósitos de polipropileno virgem e reciclado

Foram estudadas as propriedades térmicas e mecânicas de compósitos de polipropileno, virgem e reciclado, reforçados com 30% em massa de fibras residuais de sisal, assim como o perfil de processamento e a morfologia da matriz polimérica. Para tanto, foram determinadas a resistência à tração, o módulo de Young, alongamento na ruptura, e energia de impacto. As amostras também foram caracterizadas por MEV, DMTA e TG. Para ambos os compósitos de polipropileno, virgem e reciclado, com a adição das fibras, o alongamento na ruptura mostrou uma queda significativa, enquanto que a resistência à tração não sofreu grandes variações. Houve um aumento significativo nos valores de tração na ruptura e de energia de impacto com a adição das fibras de sisal na matriz de polipropileno. As análises térmicas mostraram ligações secundárias, como as ligações polares, entre as fibras e a matriz, concordando com o comportamento mecânico dos compósitos. Constatou-se que a temperatura de transição vítrea não variou após a adição da fibra.

Biocompósitos de matriz glioxal-fenol reforçada com celulose microcristalina

Glioxal pode ser obtido a partir de biomassa (como da oxidação de lipídeos) e não é tóxico ou volátil, tendo sido por isso utilizado no presente trabalho como substituto de formaldeído na preparação de resina fenólica do tipo novolaca, sendo usado como catalisador o ácido oxálico, que também pode ser obtido de fontes renováveis. A resina glioxal-fenol foi utilizada na preparação de compósitos reforçados com celulose microcristalina (CM, 30, 50 e 70% em massa), uma celulose com elevada área superficial. As imagens de microscopia eletrônica de varredura (MEV) das superfícies fraturadas demonstraram que os compósitos apresentaram boa interface reforço/matriz, consequência da elevada área superficial da CM e presença de grupos polares (hidroxilas) tanto na matriz como na celulose, o que permitiu a formação de ligações hidrogênio, favorecendo a compatibilidade entre ambas. A análise térmica dinâmico-mecânica (DMTA) demonstrou que todos os compósitos apresentaram elevado módulo de armazenamento à temperatura ambiente. Além disso, o compósito reforçado com 30% de CM apresentou baixa absorção de água, comparável à do termorrígido fenólico, que é utilizado em escala industrial. Os resultados demonstraram que compósitos com boas propriedades podem ser preparados usando elevada proporção de materiais obtidos de biomassa.

Eletrodo compósito à base de grafite-araldite®: aplicações didáticas

A composite electrode prepared by mixing a commercial epoxy resin Araldite® and graphite powder is proposed to be used in didactic experiments. The electrode is prepared by the students and applied in simple experiments to demonstrate the effect of the composite composition on the conductivity and the voltammetric response of the resulting electrode, as well as the response in relation to the scan rate dependence on mass transport. The possibility of using the composite electrode in quantitative analysis is also demonstrated.

Influence of metallic nanoparticles on electric-dipole and magnetic-dipole transitions of Eu(3+) doped germanate glasses

Luminescence properties of Eu(3+) doped germanate glasses containing either silver or gold nanoparticles (NPs) were investigated for excitation at 405 nm. Enhanced emissions and luminescence quenching of the Eu(3+) transitions in the range from 570 to 720 nm were observed for samples having various concentrations of metallic NPs. Electric-dipole and magnetic-dipole transitions that originate from the Eu(3+) level (5)D(0) exhibit large enhancement due to the presence of the metallic NPs. The results suggest that the magnetic response of rare-earth doped metal-dielectric composites at optical frequencies can be as strong as their electric response due to the confinement of the optical magnetic field. (C) 2010 American Institute of Physics. [doi:10.1063/1.3431347]

NEAR INFRARED SPECTROSCOPY FOR ESTIMATING SUGARCANE BAGASSE CONTENT IN MEDIUM DENSITY FIBERBOARD

Medium density fiberboard (MDF) is an engineered wood product formed by breaking down selected lignin-cellulosic material residuals into fibers, combining it with wax and a resin binder, and then forming panels by applying high temperature and pressure. Because the raw material in the industrial process is ever-changing, the panel industry requires methods for monitoring the composition of their products. The aim of this study was to estimate the ratio of sugarcane (SC) bagasse to Eucalyptus wood in MDF panels using near infrared (NIR) spectroscopy. Principal component analysis (PCA) and partial least square (PLS) regressions were performed. MDF panels having different bagasse contents were easily distinguished from each other by the PCA of their NIR spectra with clearly different patterns of response. The PLS-R models for SC content of these MDF samples presented a strong coefficient of determination (0.96) between the NIR-predicted and Lab-determined values and a low standard error of prediction (similar to 1.5%) in the cross-validations. A key role of resins (adhesives), cellulose, and lignin for such PLS-R calibrations was shown. PLS-DA model correctly classified ninety-four percent of MDF samples by cross-validations and ninety-eight percent of the panels by independent test set. These NIR-based models can be useful to quickly estimate sugarcane bagasse vs. Eucalyptus wood content ratio in unknown MDF samples and to verify the quality of these engineered wood products in an online process.

Composite electrode of carbon nanotubes and vitreous carbon for electron field emission

In this work, the electron field emission behaviour of electrodes formed by carbon nanotubes (CNTs) grown onto monolithic vitreous carbon (VCarbon) substrates with microcavities is presented. Scanning electron microscopy was used to characterize the microstructure of the films. Tungsten probes, stainless steel sphere, and phosphor electrodes were employed in the electron field emission study. The CNT/VCarbon composite represents a route to inexpensive excellent large area electron emission cathodes with fields as low as 2.1 V mu m(-1). In preliminary lifetime tests for a period of about 24 h at an emission current of about 4 mA cm(-2), there is an onset degradation of the emission current of about 28%, which then stabilizes. Electron emission images of the composites show the cavity of the samples act as separate emission sites and predominantly control the emission process. The emission of CNTs/VCarbon was found to be stable for several hours. (c) 2008 American Institute of Physics.

The role of the observed tropical convection in the generation of frost events in the southern cone of South America

Based on previous results obtained from observations and linear wave theory analysis, the hypothesis that large-scale patterns can generate extreme cold events in southeast South America through the propagation of remotely excited Rossby waves was already suggested. This work will confirm these findings and extend their analysis through a series of numerical experiments using a primitive equation model where waves are excited by a thermal forcing situated in positions chosen according to observed convection anomalies over the equatorial region. The basic state used for these experiments is a composite of austral winters with maximum and minimum frequency of occurrence of generalized frosts that can affect a large area known as the Wet Pampas located in the central and eastern part of Argentina. The results suggest that stationary Rossby waves may be one important mechanism linking anomalous tropical convection with the extreme cold events in the Wet Pampas. The combination of tropical convection and a specific basic state can generate the right environment to guide the Rossby waves trigged by the tropical forcing towards South America. Depending on the phase of the waves entering the South American continent, they can favour the advection of anomalous wind at low levels from the south carrying cold and dry air over the whole southern extreme of the continent, producing a generalized frost in the Wet Pampa region. On the other hand, when a basic state based on the composites of minimum frosts is used, an anomalous anticyclone over the southern part of the continent generates a circulation with a south-southeast wind which brings maritime air and therefore humidity over the Wet Pampas region, creating negative temperature anomalies only over the northeastern part of the region. Under these conditions even if frosts occur they would not be generalized, as observed for the other basic state with maximum frequency of occurrence of generalized frosts.