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Analisi impatto ambientale

Questo approccio è parte integrante della politica del Gruppo Radici volto
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Conclusioni
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Materiali speciali e approccio progettuale per un design innovativo: un binomio essenziale nella sostituzione dei metalli

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Congresso delle Materie Plastiche - 14 NOVEMBRE 2013
Erico SPINI - Marketing & Application Development Director (Radici Plastics)

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Materiali speciali e approccio progettuale per un design innovativo: un binomio essenziale nella sostituzione dei metalli

  1. 1. Materiali speciali e approccio progettuale per un design innovativo: un binomio essenziale nella sostituzione dei metalli Erico SPINI - Marketing & Application Development Director (Radici Plastics) 14 NOVEMBRE 2013 - JUST HOTEL LOMAZZO FIERA Lomazzo (CO)
  2. 2. Sommario Approccio metodologico al design con polimeri per uso ingegneristico : l’analisi funzionale l’analisi di impatto ambientale (eco-design) l’analisi dei costi l’approccio FEA (design virtuale) Esempi Applicativi : Poliammidi speciali per la sostituzione del metallo : staffa reazione Poliammide per coprimotore estetico per motore turbo Poliammidi per componenti estetici sedie stadio
  3. 3. Design con materie plastiche per applicazioni ingegneristiche Obiettivo Minimizzare il tempo necessario al raggiungimento del design ottimale di un prodotto tramite la riduzione delle iterazioni necessarie alla corretta definizione sia del materiale che della forma geometrica
  4. 4. Analisi funzionale : comprendere le esigenze dell’ applicazione classificandole per ordine di importanza Definire le proprietà che si aspettano dall’applicazione tramite un confronto stretto tra progettista e fornitore di materia plastica (necessità implicite ed esplicite) Definire eventuali funzioni aggiuntive che possano rendere l’applicazione ancora più attrattiva a confronto con la soluzione eventualmente già esistente (vantaggio competitivo)
  5. 5. Analisi funzionale : le funzioni dell’ applicazione sono descritte identificando in quale fase di vita si troverà l’oggetto da progettare • Trasformazione (iniezione, Fase1 soffiaggio, estrusione) • Post lavorazione (montaggio, Fase2 saldatura, verniciatura) Fase3 • Utilizzo • Fine utilizzo (riciclaggio, Fase4 smaltimento)
  6. 6. Analisi funzionale : traslare le funzioni richieste dall’applicazioni in proprietà del polimero Un processo in tre “steps” fondamentali Per ogni funzione associata alla fase di vita dell’oggetto andrà assegnato un fattore di importanza. Successivamente si procederà a tradurre le esigenze funzionali in proprietà associate al materiale da proporre. Sulla base delle caratteristiche richieste al materiale si proporranno formulazioni già esistenti o si procederà a definire una nuova formulazione
  7. 7. Analisi impatto ambientale Questo approccio è parte integrante della politica del Gruppo Radici volto al miglioramento della “performance ambientale” dei propri prodotti e processi • Radici aderisce allo standard internazionale GRI (Global Reporting Initiative). GRI : • Esprime, attraverso una struttura di indicatori interconnessi, una visione sistemica ed integrata della sostenibilità di business. • I documenti informativi, dal 2011, sono certificati da un soggetto esterno indipendente
  8. 8. Analisi impatto ambientale LCA Life Cycle Assessment EPD PCR Environmental Product Declaration Product Category Rule La funzione fornita dal prodotto da confrontare, i dati e le metriche, sono regolati dalle Product Category Rules e riportati in Dichiarazioni Ambientali di Prodotto, applicando la metodologia ed effettuando le misure in accordo con LCA (Life Cycle Assessment)
  9. 9. Analisi impatto ambientale Life Cycle Assessment è definito dalla norma ISO 14040 come: “Classificazione e valutazioni degli input, degli output e dei potenziali impatti ambientali di un sistema di prodotto durante il suo ciclo di vita” Negli studi LCA comparativi non sono i prodotti stessi che costituiscono la base per il confronto, ma la funzione fornita da questi prodotti.
  10. 10. Analisi impatto ambientale Radici Plastics ha implementato attività volte all’ottenimento di Dichiarazioni Ambientali dei prodotti principali Radilon® certificate da un ente indipendente (EPD, Environmental Product Declaration) Obiettivo : Collegare la prestazione tecnica a quella ambientale, scegliendo tra diverse alternative formulative e/o di processo quella a minore impatto ambientale
  11. 11. Analisi impatto ambientale : esempio di confronto indicatori LCA LCA Indicators - EPD model PA Grade 1 100 100 100 PA Grade2 100 100 93 81 66 Global Warming (GWP 100) 100 95 80 63 Ozone Layer Depletion Photochemical Oxidation Acidification Eutrophication Non renewable, fossil Esempio di confronto relativo a diverse categorie di impatto ambientale per due formulazioni a confronto : i dati relativi ai polimeri di base si riferiscono ai valori misurati riferendosi ai processi specifici di Radici
  12. 12. Esempi di sostituzione metallo per applicazioni strutturali Sostituzione Metallo : criteri di selezione dei materiali per un design ottimale Analisi funzionale in stretta cooperazione con il cliente Selezionare il/i materiali candidati o progettare un prodotto su misura Effettuare l’analisi comparativa dei costi FEA per ottimizzazione geometria (design virtuale)
  13. 13. Esempio di re-design da metallo a plastica : staffa reazione scatola cambio Fase Vita Funzione Importanza Proprietà richieste al materiale Trasformazione Produttività ** Fluidità Uso Carico Abuso **** Resistenza a trazione a 23°C RH50 Uso Vibrazioni **** Resistenza a fatica Uso Invecchiamento termico **** Resistenza meccanica dopo invecchiamento 120 °C, 3000 ore Uso Condizioni operative (innesto/disinnesto marce) **** Resistenza a fatica Fine utilizzo Riciclaggio ** Riutilizzo come post consumer * Importanza marginale, **** Richiesta imprescindibile
  14. 14. Esempio di re-design da metallo a plastica : staffa reazione scatola cambio auto Nome del componente : Staffa Reazione Scatola Cambio Parti/anno : 150000 Durata temporale della produzione : 6 anni Materiali : Radilon® A RV500RW versus Alluminio Costi Relativi Radilon® A RV500RW N. cavità : 2 Allluminio N. cavità : 2 Materiale 100 80 Processo 30 110 Assemblaggio 15 Post lavorazioni 35 Ammortamento attrezzature 10 28 Costo totale 155 253 Costo Soluzione in poliammide -38%
  15. 15. Esempio di re-design da metallo a plastica : staffa reazione scatola cambio auto STEP 1 Esempio di progettazione “virtuale” da metallo a plastica attraverso “steps” successivi di ottimizzazione. STEP 2 Ottimizzazione Geometria del Manufatto Stress Analisi Simulazione Riempimento Stampo
  16. 16. Esempio di design nuovo componente in PA: coperchio motore turbo Fase Vita Funzione Importanza Proprietà richieste al materiale Trasformazione Produttività *** Alta fluidità Trasformazione Aspetto estetico **** Alta fluidità, tipologia additivi Trasformazione Depositi stampo *** Sistema FR appropriato Post lavorazione Verniciatura (alcune versioni) **** Adesione PA-Vernice Uso Vibrazioni *** Resistenza a fatica Uso Invecchiamento termico **** 65% resistenza a trazione dopo 1000 ore a 170 °C Uso Resistenza alla fiamma **** UL V0 a 0,8 mm dopo 3000 ore a 170 °C in aria (norma GMV 16864) Fine utilizzo Riciclaggio *** Recupero come post consumer * Importanza marginale, **** Richiesta imprescindibile
  17. 17. Esigenze funzionali e formulazione su misura: esempio di coprimotore innovativo per motore turbo Sulla base degli input provenienti dall’analisi funzionale si è provveduto allo screening di diverse formulazioni tramite test interni e presso il cliente. Prodotto omologato : Radiflam® A RV150HHR AF 3700 BK (PA66-15% FV, con elevatissima protezione all’invecchiamento termico , alta fluidità, aspetto superficiale superiore, ritardante alla fiamma UL-V0) Tempo necessario allo sviluppo : 1 anno circa
  18. 18. Esempio di design nuovo componente in PA: sedute stadi Brasile 2014 Fase Vita Funzione Importanza Proprietà richieste al materiale Trasformazione Produttività *** Alta fluidità Trasformazione Aspetto estetico **** Alta fluidità, selezione additivi Trasformazione Colorabilità in diverse tonalità (seduta) **** No fosforo rosso Uso Resistenza UV **** 10 anni esposizione Uso Resistenza alla fiamma **** UL-V0 a 3 mm spessore Uso Resistenza Meccanica (Bracciolo) *** Resistenza rottura a trazione Uso, Fine utilizzo (Rispetto Normative ambientali) No alogeni **** No sistemi antifiamma con alogeni Fine utilizzo Riciclaggio *** Recupero come post consumer * Importanza marginale, **** Richiesta imprescindibile
  19. 19. Esigenze funzionali e formulazione su misura: esempio di sedute per stadio mondiali di calcio Brasile 2014 Sulla base degli input provenienti dall’analisi funzionale si è provveduto allo screening di diverse formulazioni tramite test interni e presso il cliente. Prodotti omologati : . Radiflam® S RV120UK HF per le sedute (PA6-FV12, stabilizzata UV, colori diversi, estetica eccellente) . Radiflam ®S RV300UK HF Bk per i braccioli (PA6-FV30, stabilizzata UV, estetica eccellente, resistenza meccanica elevata) Tempo necessario allo sviluppo : 18 mesi circa
  20. 20. Conclusioni Come dimostrato in questi esempi applicativi la poliammide è uno dei materiali plastici più versatili adatto per innumerevoli applicazioni in settori industriali con esigenze anche molto diversificate La versatilità e la grande flessibilità nel formulare prodotti su misura permette un approccio progettuale e di design con pochi limiti imposti al progettista e/o designer Per progetti complessi, sia nella sostituzione dei metalli che per nuove soluzioni partendo dalla plastica, l’analisi funzionale, di impatto ambientale, dei costi e il supporto FEA possono essere fattori decisivi nel centrare il materiale più idoneo da subito Radici sta introducendo un nuovo approccio nella scelta del polimero più corretto ponendo grande attenzione all’impatto ambientale. Il concetto di eco-design potrebbe a breve diventare un fattore imprescindibile nella scelta dei materiali
  21. 21. Grazie per l’attenzione Erico SPINI - Marketing & Application Development Director (Radici Plastics) 14 NOVEMBRE 2013 - JUST HOTEL LOMAZZO FIERA Lomazzo (CO

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