STAMPAGGIO ROTAZIONALE

Lo stampaggio rotazionale è un processo di lavorazione di materiali termoplastici che consente di ottenere corpi cavi d'ogni dimensione e forma. Si tratta di una tecnologia di trasformazione che si differenzia rispetto ai più diffusi procedimenti di stampaggio ad iniezione, soffiaggio, etc. risultando particolarmente indicata per la produzione in piccole serie di articoli anche complessi di oggetti di grandi dimensioni e di articoli internamente vuoti che non è possibile ottenere altrimenti. Il procedimento nasce tipicamente per la produzione di contenitori, sfruttando la possibilità di ottenere immediatamente prodotti cavi senza successive fasi di saldatura e montaggio. Le applicazioni si sono moltiplicate anche grazie alla continua evoluzione della ricerca applicata ai polimeri impiegati nel processo: polietilene (LLDPE, LDPE, LHDPE, HDPE), polietilene reticolato, polipropilene, E.V.A., nylon, policarbonato, PVC, ecc.

In sintesi, i vantaggi più rilevanti di questo processo sono:

• massima versatilità: possibilità di ottenere contemporaneamente e dalla stessa macchina articoli di diverse forme e dimensioni;
• campo quasi illimitato del disegno dell'articolo da produrre: si pensi alla forma di alcuni collettori o recipienti sagomati;
• investimento iniziale limitato se rapportato alle capacità produttive;
• articoli di forma complessa possono essere stampati in un corpo unico conservando l'omogeneità dello spessore delle pareti;
• è possibile realizzare contemporaneamente articoli di diverso spessore;
• è possibile cambiare facilmente colori e materiali;
• è possibile produrre anche articoli a doppia parete;
• le basse pressioni utilizzate e le ridotte velocità delle rotazioni minimizzano l'usura degli stampi e delle parti meccaniche;
• possibilità di dimensionamento differenziato degli articoli in funzione della rigidità desiderata e della forza d'urto sopportabile;
• applicazione "automatica" degli inserti di metallo, plastica e gomma;
• limitatissime quantità di scarti: corrispondenza quasi assoluta della quantità di materiale necessario con quella impiegata. I residui di lavorazione sono determinati eventualmente da sbavature o rimozione di alcune appendici;
• basso costo degli stampi e riduzione dei costi di gestione.

IL PROCEDIMENTO

Il procedimento di base è semplice. Si introduce il materiale (liquido o polveri) nello stampo e lo si fa ruotare simultaneamente su due assi perpendicolari in modo da permettere alla polvere di raggiungere ogni punto della superficie interna dello stampo. La formazione del manufatto avviene in modo diverso a seconda che il materiale impiegato sia polvere o liquido. La polvere (in maggioranza polietilene lineare), durante la fase di riscaldamento, forma inizialmente una pellicola porosa sulla superficie interna dello stampo alla quale aderisce poi il resto del materiale divenuto gradualmente fluido. Si ottiene così la formazione di uno strato uniforme che si solidificherà poi nella successiva fase di raffreddamento. Il materiale liquido (normalmente PVC e PLASTISOL), invece scorre lungo le pareti dello stampo e si riscalda fino a raggiungere la temperatura in cui il fluido si solidifica, assumendo la forma dello stampo che successivamente sarà raffreddato a bagno d'acqua o con aria soffiata.

La fase di raffreddamento, in alcune circostanze, è cruciale perché ogni materiale richiede tempi diversi di discesa della temperatura; nel caso del polietilene, ad esempio, è necessario evitare la deformazione del prodotto causata dall'eccessiva velocità di discesa della temperatura (shock termico).

Ottenuto così l'oggetto si procede all'ultima fase del ciclo: l'apertura dello stampo per l'estrazione del manufatto ottenuto e l'introduzione di nuova materia prima per il ciclo successivo.

Il sistema più diffuso di stampaggio rotazionale utilizza un'unità rotante orizzontale, comunemente chiamata carosello provvista di 3-4 o più bracci portastampi che vengono fatti passare automaticamente attraverso le diverse stazioni di lavoro (carico, cottura, raffreddamento, estrazione del manufatto). Vengono usati diversi tipi di riscaldamento anche se è stato provato che il sistema ad aria calda forzata si è rivelato il più pulito, il meno costoso ed il più sicuro.

Come si può notare, il ciclo è completamente automatizzato: solo le operazioni di carico/scarico sono manuali e questo è il prezzo da pagare per la grande versatilità del procedimento. La possibilità di attrezzare la stessa macchina con stampi di sagoma e dimensioni diverse unita alla facilità ed alla velocità della loro sostituzione rende il ricorso a sistemi automatici di estrazione/carico molto oneroso e conduce ad una inevitabile perdita di flessibilità. L'automatizzazione ha prodotto invece ottimi risultati nelle operazioni di pesatura e dosaggio dei materiali.

IL MACCHINARIO

La gamma delle macchine disponibili spazia dalle piccole e semplici installazioni per lo sviluppo esplorativo e per l'utilizzo di laboratorio con un braccio ed una camera di stampaggio, agli impianti complessi con bracci gestibili indipendentemente, di diametro sferico elevato (ROTOMACHINERY GROUP ha costruito una macchina di questo tipo di 6.500 mm. di diametro sferico utile) capaci di grandi volumi produttivi e per manufatti voluminosi.

Recentemente sono state disegnate e costruite diverse macchine per stampaggio rotazionale del tipo a navetta (Rock & Roll machine) per lo stampaggio degli articoli più grandi. Una di queste macchine produce correntemente contenitori oltre i 40.000 lt. Con questo tipo di macchine, lo stampo ed il materiale sono montati su una grande navetta indipendente che si muove su piste per gli spostamenti dal forno alla camera di raffreddamento.

GLI STAMPI

Nella costruzione vengono utilizzati diversi tipi di metalli. I più pratici per la produzione di articoli piccoli o di media misura a cavità multiple, sono gli stampi in fusione d'alluminio. La lamiera di acciaio è utilizzata solitamente per stampi prototipi e per la produzione di grandi articoli generalmente contenitori cilindrici e altre forme semplici. Gli stampi di nichel elettroformato vengono utilizzati per lo stampaggio di piccoli articoli in PVC ed hanno il vantaggio di una buona riproduzione della superficie, senza i problemi di porosità che spesso s'incontrano con gli stampi in fusione di alluminio. Il loro costo varia conformemente alla qualità o ai dettagli richiesti per il prodotto finito, in ogni caso paragonati alle attrezzature per lo stampaggio ad iniezione o soffiaggio sono sicuramente più economici.

LE APPLICAZIONI

Gli articoli che si possono ottenere con questa tecnologia sono in continuo aumento sia per le innovazioni introdotte nelle attrezzature (stampi ed impianti) che per le continue ricerche sui materiali. Tipicamente si tratta di contenitori di raccolta e di alimentazione, contenitori per prodotti chimici, contenitori per la raccolta dell'acqua, elementi di arredamento per uffici, casalinghi, articoli da giardino, cassonetti per rifiuti, globi per illuminazione, barche, canoe, giocattoli di vario tipo, bambole, ecc.

NUOVI SISTEMI DI CONTROLLO DEL PROCESSO

Anche nel settore dello stampaggio rotazionale l'informatica applicata ai sistemi di supervisione del ciclo-macchina ha fatto il proprio ingresso: sono ormai numerosissime le macchine in funzione controllate da microprocessori. La mole di dati generata dai dispositivi montati sull'impianto viene organizzata ed elaborata da un PC collegato al PLC. E' così possibile governare le fasi utilizzando mouse e tastiera oppure impostare il funzionamento completamente automatico. Il sistema genera poi tutti i dati del ciclo (temperature, durate, rotazioni, ecc.) che sono disponibili per controlli successivi. I sistemi più evoluti si interfacciano con le attrezzature di dosaggio e pesatura del materiale consentendo così la gestione attiva delle ricette di stampaggio utilizzando puntualmente il corretto mix (materiale, temperature, durate e rotazioni) per ogni manufatto. Particolarmente utile per gli operatori è il sistema automatico di visualizzazione e localizzazione delle anomalie di funzionamento in tempo reale (gestione degli allarmi).

APPLICAZIONI DELLO STAMPAGGIO ROTAZIONALE

Contenitori per prodotti alimentari ed agricoli:

• Cisterne, vasche e bidoni per industria lattiero-casearia e dei gelati;
• Siletti per preparazione e confezionamento di pasta, riso, spezie, ecc.;
• Cisternette, tini e bag-in-box per bevande varie;
• Contenitori per lavorazione di agrumi, olive e frutta;
• Marne e vasche per insaccati e macelli;
• Cisterne per trasporto di avannotti;
• Contenitori isotermici a doppia parete per cibi pronti, olio di cocco, uova sgusciate, prodotti ittici e alimenti surgelati;
• Siletti e cisternette per concimi solidi e liquidi;
• Tramogge per distribuzione mangime.

Componenti di macchine ed impianti per agricoltura:

• Macchine agricole: serbatoi di carburante e lubrificanti, cisterne e tramogge per prodotti da irrorare, cofani, cruscotti, carenature, parafanghi;
• Zootecnica ed irrigazione: mangiatoie, distributori di mangime, silos, cassette per irrigazione e alimentazione programmata, canalizzazioni e derivazioni;
• Giardinaggio: serbatoi, castelli raccogli-erba e scocche tosaerba, carrelli e rulli compressori manuali, vasi e porta-vasi anche per colture idroponiche, statue, fontane, etc...

Fonti energetiche, recuperi e servizi per la collettività:

• Cassonetti coibentati per pannelli solari;
• Accumulatori idraulici coibentati per scambiatori e pompe di calore;
• Cassonetti per rifiuti urbani;
• Campane per rottami di vetro;
• Siletti per matarozze e scarti di plastica;
• Contenitori per residui industriali;
• Cisternette per lavaggio cassonetti;
• Cisterne per riserve idriche di emergenza;
• Contenitori speciali per servizio anti-incendio;
• Elementi vari per arredo urbano.

Contenitori per la movimentazione e lo stoccaggio di materiali diversi: (polveri, granuli, liquidi, sfusi, anche chimico-aggressivi)

• Siletti e cisternette telaio, pallettizzabili e sovrapponibili;
• Carrelli ribaltabili e casse pallettizzate per prodotti sfusi;
• Serbatoi sferici per scarichi a bassa pressione;
• Fusti e pallet per usi speciali;
• Imballi con espanso per oggetti fragili o pericolosi;
• Cisterne interrate;
• Contenitori cilindrici graduati.

Impiantistica e servizi industriali:

• Dosatori per trattamento acque;
• Carcasse di ventilatori, torrini, aspiratori, cicloni, cappe;
• Vasche per trattamenti superficiali e lavorazioni varie;
• Serbatoi e cofanature di lavapavimenti e aspirapolvere industriali, di compressori, di gruppi elettrogeni e di saldatura;
• Canalizzazioni e raccordi flangiati;
• Elementi coibentati per insonorizzazione impianti e macchine.

Applicazioni per industrie manifatturiere varie:

• Cassette di programmatori a CN per macchine utensili;
• Carcasse di terminali, pese elettroniche, conta pezzi;
• Rulli portacavi a grande diametro;
• Casse per accumulatori elettrici;
• Cofanature protettive per organi di trasmissione;
• Carter di macchine ed apparecchiature diverse;
• Serbatoi sagomati per lubrificanti e liquidi diversi;
• Barili rotanti di grande volume per industrie conciarie;
• Contenitori di cucina di tintoria tessile;
• Vasi per filatura;
• Scocche di poltrone e divani;
• Panchine ed altri elementi di arredamento per uso esterno.

Trasporti e segnaletica:

• Convogliatori d'aria e altri particolari sottocofano;
• Braccioli e scocche di sedili;
• Serbatoi per impianti idrici e sanitari di caravan e roulotte;
• Porta bagagli e rimorchi appendice;
• Deflettori, prese d'aria, parafanghi e frontali di veicoli industriali;
• Parti di carrozzeria di derivati, camper, autolettighe, ecc.;
• Carenature di moto, bob, sidecar, ecc.;
• Piattaforme di lavoro aereo per autoscale;
• Bauletti copri-bombole per roulotte e caravan;
• Cassette porta-batteria;
• Distributori stradali di sale;
• Elementi vari per segnaletica e sicurezza stradale, guardrail, colonnine di soccorso.

Nautica e porti:

• Imbarcazioni a remi e motore fuoribordo;
• Derive e catamarani;
• Tavole a vela;
• Canoe, gavitelli, parabordi;
• Salvagenti multipli e contenitori per canotti salvataggio;
• Pontili, collari galleggianti, zattere;
• Elementi componibili per cabine da spiaggia.

Giochi e articoli pubblicitari:

• Cavalli a dondolo, automobiline;
• Scivoli e giochi di grandi dimensioni per comunità;
• Elementi vari per giostre;
• Manichini ed altri articoli pubblicitari.