Quando immagini la catena di montaggio in uno stabilimento automobilistico, probabilmente immagini saldatrici, rivetti, bulloni e viti che fissano insieme tutte le parti di un'auto. Potresti essere sorpreso di apprendere che molte case automobilistiche utilizzano la colla per incollare insieme alcune parti sui veicoli moderni. Questo non è il tipo di colla che troverai nello zaino di un bambino o il tipo di colla per auto che potresti usare per assemblare un modello di plastica:gli adesivi strutturali per auto sono materiali avanzati chiamati resine epossidiche che possono essere personalizzati per legarsi quasi tutte le superfici e sopportano un'ampia gamma di temperature estreme.
L'uso della colla nella produzione automobilistica non è un modo per tagliare gli angoli o realizzare un'auto scadente. Gli adesivi moderni offrono molti vantaggi ingegneristici rispetto ai metodi tradizionali di fissaggio di due parti insieme. In effetti, gli adesivi di solito formano un legame più forte dei materiali che stanno legando insieme. Gli adesivi potrebbero essere la chiave per costruire automobili più leggere ed efficienti e, quando vengono utilizzati nuovi materiali come i compositi di carbonio, gli adesivi potrebbero essere l'unico modo per unirli poiché i pannelli in fibra di carbonio non possono essere saldati insieme.
Naturalmente, gli adesivi per auto non sono perfetti:ci sono alcune preoccupazioni ambientali e alcune applicazioni per le quali non funzionano molto bene. Quali adesivi funzionano meglio per le diverse parti di un'auto? E in che modo l'uso degli adesivi cambierà l'industria automobilistica? Di conseguenza, vedremo auto meno costose? Se sì, saranno al sicuro? Continua a leggere per scoprirlo.
L'applicazione di adesivo nella produzione automobilistica è un processo leggermente più complicato rispetto alla semplice spalmatura di colla e a tenere insieme le due parti. Per prima cosa, gli adesivi strutturali per autoveicoli sono realizzati con sostanze chimiche chiamate epossidiche . Una resina epossidica è composta da due parti, una resina e un catalizzatore. Quando i due componenti sono combinati, il catalizzatore avvia una reazione chimica nella resina e la resina sviluppa le sue proprietà leganti mentre la miscela indurisce. I tempi di polimerizzazione della resina epossidica possono variare da pochi minuti a un giorno o anche più a lungo. In alcuni casi, l'indurimento può essere aiutato dalla cottura al forno o da qualche altra forma di calore applicato. Alcune resine epossidiche si induriscono anche con l'applicazione di luce ultravioletta.
Esistono due tipi di resine epossidiche comunemente utilizzate:epossidiche poliuretaniche e resine epossidiche a matrice vetrosa. Le resine epossidiche a matrice vetrosa sono estremamente resistenti e rigide e resistono al taglio -- separazione laterale delle parti incollate -- a livelli di forza molto elevati. Le resine epossidiche poliuretaniche sono più flessibili, ma si rompono sotto le forze di taglio a livelli di forza molto inferiori rispetto alle resine epossidiche a matrice vetrosa. Un nuovo processo di applicazione in due fasi chiamato temperatura sinergica della gomma conferisce alle resine epossidiche ad alta resistenza una maggiore flessibilità, quindi è meno probabile che si rompano sotto stress [fonte:Smock].
A complicare ulteriormente il processo di applicazione dell'adesivo sono le esigenze uniche di una linea di produzione automobilistica. In alcuni casi, gli adesivi devono essere applicati su un'intera sezione dell'auto in un unico lotto. Dopo che alcune parti aggiuntive sono state fissate e incollate, potrebbe essere necessario sottoporre la sezione a un processo di pulizia e verniciatura prima che i pezzi finali vengano fissati. L'adesivo ha bisogno della capacità di rimanere in posizione quando sottoposto a spray liquidi, elettrodeposizione e altri processi di assemblaggio. Per evitare l'uso di costosi forni di prepolimerizzazione, questa capacità di polimerizzazione può essere incorporata nell'adesivo, ma richiede molti test e una chimica impressionante.
Il posto migliore per utilizzare un adesivo strutturale è in un luogo in cui le forze primarie sono la compressione , dove i pezzi uniti vengono uniti, o a taglio , dove la forza cerca di far scorrere le superfici unite l'una contro l'altra, come premere le mani insieme e cercare di separarle.
Gli adesivi strutturali in genere non sono adatti all'uso se la forza che agisce sul giunto potrebbe separare i due pezzi poiché la maggior parte degli adesivi ha una scarsa resistenza alla pelatura . Un'altra posizione inadeguata per un adesivo strutturale sarebbe quella in cui ci sono forze che piegherebbero il giunto, il che potrebbe consentire al giunto di spaccarsi e quindi staccarsi [fonte:Gilles].
Oltre alle resine epossidiche, in alcune aree dell'auto vengono utilizzate anche schiume di uretano. Sebbene abbiano proprietà adesive, queste schiume sono utilizzate più per le loro proprietà come sigillanti che come elementi di fissaggio strutturali.
Colla automaticaPer molte persone, l'adesivo per auto sui pannelli della carrozzeria di un veicolo potrebbe non sembrare fuori questione, ma per quanto riguarda l'incollaggio del motore? Un adesivo per auto può resistere al calore e alle pressioni che i motori sono in grado di produrre? Sì, gli adesivi possono essere - e attualmente lo sono - utilizzati nei motori. Infatti, i coperchi delle valvole, i collettori di aspirazione e le coppe dell'olio vengono comunemente fissati utilizzando pochi bulloni e un materiale adesivo che forma una guarnizione o una guarnizione a tenuta di fluido o aria.
L'uso di adesivi presenta alcuni importanti vantaggi rispetto ad altri metodi di fissaggio. Un adesivo distribuisce i carichi meglio di una saldatura a punti o di un rivetto. Immagina due pannelli della carrozzeria che sono fissati con alcune saldature a punti. Ogni volta che l'auto colpisce un dosso, la forza dell'urto viaggia attraverso l'auto. Quando passa attraverso quei due pannelli della carrozzeria, le saldature a punti trasportano tutta la forza. Questo porta a fratture da stress nell'area vicino alle saldature. Un adesivo consentirebbe di fissare i pannelli su una superficie più ampia, distribuendo la forza in modo più efficiente. Una buona saldatura continua realizzerebbe la stessa cosa, tranne per il fatto che le saldature sono così rigide che non trasferiscono la forza molto bene. Gli adesivi, in particolare le resine epossidiche poliuretaniche, hanno la capacità di flettersi e assorbire parte della forza e di trasmetterne il resto in modo uniforme su tutta la superficie. Questo è uno dei motivi per cui i produttori di aeroplani utilizzano gli adesivi da anni.
Gli adesivi consentono anche l'uso di materiali strutturali più leggeri. Saldature e bulloni richiedono pezzi di acciaio spessi e pesanti per ancorarli. Con un adesivo, è possibile utilizzare acciaio di qualità più sottile oppure il produttore può passare a materiali alternativi come alluminio o compositi di carbonio. Questi materiali non possono essere saldati come l'acciaio, quindi gli adesivi sono spesso l'opzione migliore. La casa automobilistica indiana Tata ha ridotto in parte il peso della sua Nano ultra compatta utilizzando adesivi per fissare alcuni pannelli della carrozzeria.
La temperatura influisce sugli adesivi, ma le resine epossidiche utilizzate per assemblare le auto non si sciolgono finché non vengono riscaldate a 400 gradi Fahrenheit (204,4 gradi Celsius) o più e non si rompono finché non vengono raffreddate a meno 40 gradi Fahrenheit (meno 40 gradi Fahrenheit). gradi centigradi). Ovviamente, queste sono variazioni di temperatura estreme che la maggior parte delle persone non incontrerebbe mai nella loro vita. Per il conducente medio, la temperatura non è un problema.
Questo non vuol dire che gli adesivi siano privi di difetti. L'industria automobilistica non dispone di molti dati a lungo termine sull'uso degli adesivi e alcuni mettono in dubbio la loro capacità di resistere fino a 10 o 20 anni di utilizzo. Gli adesivi strutturali sono stati utilizzati dai produttori europei per diversi anni, quindi la fiducia nella longevità degli adesivi sta crescendo.
C'è un potenziale effetto collaterale negativo dell'uso dell'adesivo:riparazioni più costose. Se una parte strutturale incollata si rompe, la maggior parte delle officine non avrà le strutture necessarie per riattaccare l'adesivo. Invece, dovrebbero utilizzare un componente pre-incollato inviato dal produttore, forse costringendo il proprietario dell'auto a pagare più della semplice parte rotta. Una buona carrozzeria può occuparsi di una riparazione estetica tagliando via la sezione danneggiata e rattoppando in una parte nuova con adesivi appositamente progettati per questo scopo.
Mentre gli adesivi stanno guadagnando un uso più ampio oggi, il loro uso nell'assemblaggio automatico non è davvero nuovo. I parabrezza delle auto sono stati tenuti in posizione da resine epossidiche poliuretaniche per decenni e negli ultimi dieci anni circa produttori come Saturn e persino BMW hanno attaccato i rivestimenti in plastica alle loro auto con adesivi invece di bulloni o saldature. Mentre i designer automobilistici esplorano nuove tecnologie e nuovi materiali, potremmo vedere l'uso degli adesivi salire alle stelle nei prossimi anni. Anche così, probabilmente ci sarà sempre un posto sulla catena di montaggio per un saldatore.
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