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Tecniche di Produzione di Profili Regolari
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ESPERIENZE DI PRODUZIONE STAMPI in polistirolo con il sistema del filo caldo di  Luigi Scarnicchia -Ver.1 - 3/2001 uncopyright
A proposito della costruzione di timoni e derive fibra di vetro

Vogliamo produrre una deriva ( o un timone o un albero) con profilo idrodinamico che abbia le seguenti caratteristiche:

Per soddisfare la richiesta di efficienza idrodinamica dobbiamo lavorare sul progetto. La forma della sezione dell'appendiche determina le caratteristiche di portanza e resistenza. A tale scopo è stata molto utile la lettura dell'articolo LA PROGETTAZIONE E LA COSTRUZIONE DI DERIVE E TIMONIdi  Paul Zander.
Per soddisfare la richiesta di efficienza idrodinamica dobbiamo lavorare sul progetto. La forma della sezione dell'appendiche determina le caratteristiche.
L'identicità (brutto italiano eh?) è una condizione essenziale poichè per fare una deriva diciamo di un metro occorre tagliare con queste dime diverse serie di  strati di polistirolo.
Per la costruzione dell'archetto a filo caldo mi sono valso delle indicazioni  che  si trovano nel FORUM .
Nella figura c'è lo schema del sistema e dell'archetto . La sua costruzione è davvero economica ed alla portata di tutti . Ricordatevi che c'è di mezzo la corrente elettrica e che si può morire. Costruite tutto in sicurezza. Le prime volte che lo utilizzate è meglio che con voi ci sia qualcuno pronto ad intervenire; Un interruttore salvavita può aiutare molto.
Dato che il filo caldo ha una lunghezza e una luce di taglio utile modesta ( circa una trentina di cm) per ottenere uno stampo completo si devono unire diversi strati di polistirolo tagliati in diverse sessioni di lavoro.  Se le dime sono diverse o sono montate non perfettamente parallele il risultato del lavoro sarà di scarsa qualità. Dato che il profilo di prova che avevo disegnato eccedeva lo spessore dei fogli di polistirolo che avevo a disposizione ne ho incollati due uno sull'altro .Il risultato dei questo lavoro è stato decisamente negativo: il filo caldo ha tagliato malissimo una volta che ha incontrato lo strato di colla(vinilica tipo vinavil). Ho riprovato mettendo il polistirolo per taglio e senza incollare i vari strati. e in questo caso il risultato è stato molto buono. Bisogna porre attenzione alla velocità di taglio ed al calore del filo. Se si vuole andare svelti e si scalda molto il filo c'è il rischio che in qualche punto dove si rallenta (per via della necessità di seguire accuratamente la dima) il calore del filo produca un taglio troppo profondo alterando la precisione dello stampo.

Dopo alcuni tentativi   è quasi certo che si acquisisca la tecnica di taglio opportuna. Tenedo ben saldo il filo caldo (dalle estremita isolate dell'archetto) i profili ottenuti sono di buona qualità. Ho accoppiato 6 strati di polistirolo tagliati in due fasi. Può essere utile pretagliare i fogli di polistirolo in moduli in modo da poterli precisamente accoppiare in fase di tagli e in fase di laminazione.
Laminazione
Sono state fatte due prove.
La prima prova è stata fatta stendendo sullo stampo femmina in polistirolo un foglio di polietilene* (del tipo trasparente, usato per le coperture delle serre - costo circa L.5.000 al Kg.). Ho steso sul polietilene una  pezza di tessuto di vetro e l'ho impregnata con epossidica. Sulla pezza impregnata ho steso un'altro foglio di polietilene e fatto pressione per spandere bene la resina. Il risultato è stato  poco incoraggiante ma perchè la diversa pressione operata sul polietilene ha prodotto una forma leggermente abbozzata . Gli abbozzamenti possono essere facilmente eliminati con dello stucco ma questo implica un notevole lavoro.
La seconda prova è stata fatta laminando una pezza di tessuto di vetro con epossidica sempre su un folgio di polietilene ma questa volta appoggiato su una superfice piatta e dura (tavolo) la resina è stata ben  distribuita con una spatola e il tutto è stato ricoperto con un altro  foglio di polietilene ed è stata fatta l'opportuna pressione. Dopodichè il sandwich è stato messo in forma sullo stampo ed è stata applicata una leggerissima pressione per farlo aderire perfettamente e assestare il polietilene. A questo punto il risultato è stato di ottima qualità.

Al momento attuale ho ottenuto una mezza stampata di una appendice.
Occorre continuare il lavoro accoppiando  in maniera solida le due "guance" .
Il lavoro è in corso.

Osservazioni, indicazioni e suggerimenti sono , ovviamente, benvenuti.
 

* La resina epossidica ha un'ottimo petere adesivo per diversi materiali tranne il polietilene. Qualunque laminazione in epossidica se viene ricoperta con il foglio di polietilene, una volta polimerizzata la resina, risulta perfettamente liscia. Oltretutto se una volta steso il foglio di polietilene si può fare pressione per stendere meglio la resina operando in tal modo un migliore utilizzo della stessa: meno resina ma stesa meglio = più resistenza e meno peso e denari)
 


A PROPOSITO DELLA COSTRUZIONE DI TIMONI E DERIVE IN FIBRA DI VETRO di Paolo Zini
Ho letto l'articolo e forse posso dare un contributo: Non ho mai costruito una deriva o un timone in questo modo, ma ho costruito aeromodelli e conosco abbastanza bene la tecnica.
Innanzi tutto la struttura, costruendo due semigusci e unendoli successivamente si hanno diversi inconvenienti: il timone o la deriva, se vuoti, saranno soggetti a schiacciamento sotto sforzo. O ci metti un longherone all'interno oppure, piu` semplicemente, lo costruisci intorno ad un'anima di polistirolo sagomata a profilo, creando cosi un composito molto robusto. stampare due meta` e poi unirle successivamente crea diversi problemi di incollaggio, specialmente al bordo d'attacco, e di qualita` del profilo sempre al bordo di attacco.
La soluzione rimane quella di prima: si riveste di fibra di vetro un blocco di polistirolo profilato e lo si fa essiccare sotto vuoto coperto di una pellicola plastica semirigida cosi` ottieni: - un dosaggio perfetto del rapporto resina fibra (50% 50% in peso) la certezza di una perfetta adesione e l'assenza di bolle d'aria.

Come si fa:
Tieni presente che per tagli lunghi e meglio essere in due. Prevedi un aiutante al momento del taglio.

1) si fanno le dime per il taglio, devono essere tassativamente di alluminio, debbono avere una "coda" davanti ed una dietro per appoggiare il filo caldo prima di entrare ed avere una continuita` oltre il bordo di uscita, garantendo una uscita senza deformazioni indesiderate. i bordi devono essere rifiniti molto bene, stondati e lubrificati con cera solida (una candela strusciata sopra con un po` di forza) prima del taglio. Non usare materiale tenero o soggetto al calore perche` il filo lo incidera` e si impuntera`.

2) si prepara l'archetto. fino a circa un metro, un metro e mezzo si puo` tagliare tutto in un colpo solo avendo cura di usare un filo di NiCr di diametro adeguato alla lunghezza piu` lungo e` il taglio e piu` grosso deve essere il filo. il filo deve essere MOLTO MOLTO TESO al limite della rottura e la tensione deve essere mantenuta da una robusta molla, perche` il filo, scaldandosi, si allenta. diciamo che per un archetto da 1 metro ci vorra` filo di 0.5 o 0.6 mm di diametro. Quando e` teso deve suonare come una corda di chitarra. A proposito di chitarra... alcuni usano una corda di chitarra al posto del filo di NiCr... non chiedermi di quale nota! La temperatura del filo deve essere mantenuta ad un livello tale che il filo tagli lentamente, un paio di centimetri al secondo senza eccessivo sforzo e` un punto di riferimento ragionevole... se e` troppo caldo la superfice viene bruciata e irregolare, se e` troppo freddo il filo "resta indietro" al centro e il profilo risulta deformato.

3) si sceglie e si prepara il pane di polistirolo per il taglio. si deve usare un blocco di polistirolo alto almeno 1,5 volte lo spessore massimo del profilo; se necessario lo si squadra e lo si blocca sul tavolo. assicurarsi che poggi uniformemente (cioe` non sia storto...) e non possa muoversi durante il taglio. Un paio di mattoni sopra e un po' di nastro biadesivo aiutano... :) Si incerano le costole delle dime e si attaccano al pane usando ancora il nastro biadesivo. Non usare chiodi o spilli: non offrono una presa sicura e se la dima si sposta durante il taglio le bestemmie bucano i muri... Assicurarsi che le dime siano allineate (altrimenti si fa una deriva svergolata...) ed esattamente al centro del pane, perche` i due "gusci" che rimangono servono dopo. Le guide di entrata e di uscita delle dime devono sporgere dal pane a sufficenza da garantire una entrata tranquilla ed un appoggio in uscita. Per fare bene il bordo di entrata e di uscita della deriva e opportuno usare i profilati appositi per modellismo.

4) si marcano sulle dime dei segni numerati equidistanti in modo che l'aiutante possa sequire il tuo movimento. Si taglia sempre la faccia superiore si appoggia il filo sulle due guide, l'aiutante regge l'estremo lontano da te e segue i tuoi comandi. Si accende, al tuo via si entra sul polistirolo contemporaneamente ai due estremi. tu chiami i numeri sulla dima man mano che li raggungi e l'aiutante si deve adeguare. mantenere SEMPRE una leggea pressione sulle dime. spingere poco, il filo deve tagliare senza sforzo, solo un po' di pressione in avanti, uno/due cm al secondo sono una velocita` ragionevole. Arrivati all'uscita fermarsi: la parte centrale uscira` con un secondo di ritardo. Rovesciare il pane e appoggiarlo, perfettamente allineato, sul guscio che abbiamo appena staccato. Boccare il tutto con i soliti due mattoni. tagliare l'altra faccia. Controllare il risultato:non ci devono essere righe ne avvallamenti al centro. Il pannello sara` ricoperto da una specie di peluria di polistirolo fuso lasciata dal filo caldo. Rimuovere la peluria con un panno e lisciare con una striscia di carta vetrata fine incollata ad un profilato dritto. Incollare i profili del bordo di entrata e di uscita sull'anima di polistirolo. per mantenere dritto il pezzo tenerlo sempre sui gusci che sono avanzati.
 

A questo punto abbiamo l'anima del nostro timone o della nostra deriva. Se il pezzo che vogliamo costruire e` piu` grande di 1 -1.5 m dovremo costruirlo in due o piu` parti....
Pero` supppongo che chi vuole costruire una barca con una deriva di 3 metri non ha bisogno delle mie spiegazioni :)
Per rivestire il polistirolo con la fibra dobbiamo:
-stratificare (resinare) la fibra su un supporto semirigido,
- "incartare" il polistirolo con questo foglio di plastica con la fibra all'interno,
- infilare il tutto in un sacco di plastica,
- fare il vuoto e lasciar polimerizzare la resina.


Noterai come le soluzioni proposte siano molto "artigianali" per usare un eufemismo, ma e` una cosa che dobbiamo fare una volta ogni secolo e un sostanzioso investimento di tempo e di denaro non sarebbe giustificato, e comunque cosi` ti assicuro che funziona.
Per quanto riguarda il supporto di plastica, secondo me il polietilene e simili non vanno bene perche`, essendo troppo morbidi e flessibili, producono un pezzo ondulato e pieno di avvallamenti.
Io uso quella plastica trasparente semirigida che viene venduta a metraggio nei brico e simili, per pezzi molto grandi probabilmente anche un foglio di formica sottile o di lamiera sottile potrebbero funzionare ma non ho provato. il materiale deve essere flessibile quel tanto che basta per seguire il profilo, escluso il bordo di attacco. si devono tagliare due rettangoli di plastica appena sufficienti a coprire il pezzo, escluso il bordo di attacco. si pongono i due pezzi sul tavolo con i lati del bordo di attacco uno di fronte all'altro, distanti 2 o 3 centimetri, nel mezzo si pone una striscia della stessa larghezza di polietilene e si uniscono usando del nastro adesivo telato robusto. in sezione risulta cosi`:

spero sia chiaro... lo scopo e` di mettere qualche cosa di piu` flessibile nel punto in cui questi pannelli dovranno "gira intorno" al bordo di attacco. bisognera` stare un po` attenti affinche non si creino grinze.
Ora ci serve un sacco di plastica abbastanza grande da contenere il nostro pezzo, un vacuometro, un compressore di frigorifero recuperato dallo sfasciacarrozze.
Il sacco lo potremo fare con due fogli di polietilene unito su 3 lati con il nastro adesivo da imballaggi (quello marrone, largo...).
Il compressore del frigo ha due: tubi uno che succhia e uno che soffia... prendete quello che soffia e infilatelo, con un pezzo di tubo di gomma, in un barattolo a quello che succhia fate aspirare un po' di olio fluido da motori.
Il barattolo sull'altro tubo serve per evitare di finire in un lago d'olio...
Il lato aspirante del compressore va connesso con un tubo di plastica alla parte interna del sacco, il vacuometro ed un tubetto chiuso con un tappo a vite che funzioni da presa d'aria regolabile. la regolazione serve perche` dobbiamo fare solo un poco di vuoto, se lasciassimo fare al compressore in questione arriverebbe rapidamente a depressioni tali da trasformare la vostra deriva in un foglio di carta.
Provare per credere. prendete uno scarto di polistirolo, misuratene lo spessore, infilatelo nel sacco, infilate il tubo di aspirazione nel sacco e chiudete il sacco con il nastro adesivo. avviate il compressore, quasi sicuramente ci saranno delle perdite nella chiusura del sacco, specie negli angoli e dovre entra il tubo, per chiuderle usate della plastilina o dello stucco da vetri. quando il manometro comincia a scendere avete fatto un buon lavoro.
La pressione atmosferica e` 1000 millibar, voi nel vostro sacco dovete scendere a 900 o 950 millibar, assolutamente non piu` in basso.
Per regolare la pressione agite sul tappo a vite che avete messo sul tubo di aspirazione.
Se fate scendere la pressione al di sotto dei valori suggeriti, che so, 500 millibar, vedrete che fine fa il polistirolo.
Tenete presente che, se il sacco e i raccordi sono ben stagni, il compressore da frigo puo` arrivare facilnmente a 100 millibar e spesso anche a 30 o 40.
Noterete che il compressore scalda, e sputa olio dentro il barattolo.
Riguardo al regolatore l'idea del rubinetto da termosifoni mi e` venuta ieri, perche` il mio e` fatto un po` diverso. Pero` cosi non serve nessun attrezzo e funziona bene di sicuro...

Per quello che riguarda il riscaldamento mettete un ventilatore davanti al compressore, altrimenti, quando nel sacco ci sara` la vostra deriva, il compressore si brucera` :( (legge di Murphy: se qualche cosa si deve rompere lo fara` quando il danno prodotto e` massimo). Un ventilatore casalingo va benissimo, non servono strumenti professionali. L'olio conservatelo. alla fine del lavoro dovete far aspirare al vostro compressore una quantita` equivalente di olio fresco.
Ora che sappiamo come usare il sacco a vuoto prepariamo la fibra di vetro: Non so quanta pensate di metterne, ma penso che almeno 5 o 6 strati di fibra da 220 o 300 g/mq credo che ci vogliano tutti, se non si tratta di pezzi molto grandi.... A questa vanno aggiunte le cravatte di rinforzo le cravatte sono strisce di fibra tagliate a forma di cravatta, che si mettono nel senso della lunghezza in corrispondenza dello spessore massimo. Svolgono la funzione di un longherone di irrigidimento, si mettono nel senso della lunghezza, con la parte piu` larga alla radice del pezzo.
Altri rinforzi andranno messi in corrispondenza del bordo di attacco e di uscita e dello spigolo che prima o poi urtera` il fondo.
Decidete come e dove volete mettere i rinforzi e tagliate la fibra di conseguenza, dove ci sono sovrapposizioni di bordi fate dei tagli irregolari, magari usando forbici a zig-zag per rendere meno evidente la sovrapposizione, se si devono sovrapporre diversi strati di rinforzo fateli di dimensioni diverse, per non far coincidere i bordi. Pesate la fibra di vetro quando sara` il momento dovrete preparare un peso uguale di resina, non di piu`.
Ora dovete prendere il pezzo di plastica precedentemente preparato e metterci la vernice distaccante.  Il vostro fornitore vi sapra` senz'altro fornire una mezza dozzina di distaccanti dalle prestazioni mirabolanti, io uso il lucido da scarpe, quello di vecchio tipo, nelle scatole di latta piatte, in particolare quello di colore neutro, trasparente... stendete un velo sottile di distaccante sulla faccia interna della plastica e lasciatelo seccare, se del caso ripetete.
Procuratevi l'induritore piu` lento per la vostra resina, dovete poter fare le cose con molta calma e non si devono produrre picchi termici tali da deformare il polistirolo o la plastica. preparate il sacco a vuoto, il compressore i tubi, il nastro da imballaggio la plastilina e I GUSCI che avevamo conservato con cura!
Pronti per la laminazione: laminate la fibra sulla plastica trasparente, sul distaccante.
Usate la resina con moltissima parsimonia, quella pesata vi deve bastare, insistete con il pennello o con il rullo fino a che il tessuto e` uniformemete impregnato di quel poco di resina disponibile.
Rimuovete con cura le bolle d'aria, anche le piu` piccole. Piazzate gli strati successivi, le cravatte ed i rinforzi.
Non correte ma tenete presente che per avvolgere il tutto sull'anima di poilstirolo mettere nel sacco etc. etc. ci vorra` un po` di tempo ed un paio di mani in piu`.
Quando avete finito la resina e la fibra (siete riusciti a resistere alla tentazione di miscelare un po` di resina in piu?) appoggiate il nucleo di polistirolo con cura al suo posto, il bordo di attacco in corrispondenza della giunzione di nastro, sollevate il bordo del foglio di plastica e rovesciate la meta` su cui e` posato il nucleo di polistirolo sull'altra meta` come se chiudeste un segnalibro in mezzo ad un libro. mentre il vostro aiutante regge il nucleo di polistirolo con il bordo di attacco verso l'alto voi aggiustate il pacco composto dalla fibra di vetro e dalla plastica e accostate i due fogli di plastica sul bordo di uscita bloccando con nastro adesivo.
Quando siete soddisfatti infilate il tutto nel sacco, appoggiate il sacco con la deriva dentro sul semiguscio inferiore, coprite con il semiguscio superiore. Controllate gli allineamenti, mettete dei pesi sopra al guscio superiore.
Controllate di nuovo tutto: se c'e` una grinza verra` stampata sulla deriva, se il tutto non e` accuratamente in piano vi troverete con un timone svergolato... etc etc.
Chiudete il sacco e fate partire il compressore. Regolate con cura il vuoto. assicuratevi che rimanga stabile e che non ci siano perdite eccessive nel sacco. controllate che il compressore sia ben raffreddato.
Lasciate nel sacco per il tempo necessario perche` la resina indurisca,piu` un paio d'ore extra per buona misura... Staccate e verificate il risultato. Sara` necessario rivestire le estremita`, rifilare i bordi stuccare i difetti ... Spero di essermi spiegato e che il tutto sia di qualche utilita`... se qualche cosa non e` chiara fammelo sapere. Ciao Paolo
 
 

un po` di foto fatte prima di cena...
 
 
Sono 3 dime di alluminio. Osservare le guide di entrata e di uscita.
Come appare il polistirolo tagliato e rifinito, in questo caso si tratta di polistirolo bianco a bassa densita (15-18 Kg/m^3) si notano
degli inserti inseriti nel blocco, il bordo di attacco sagomato ed  il bordo di uscita che e` stato rinforzato con una striscia di fibra, invece che con un profilo in balsa.
L'ala rivestita di fibra, non e` stata né carteggiata né lucidata, viene fuori cosi` dal sacco. La riga nera e` un rowing di carbonio inserito sotto la pelle come rinforzo, le cravatte non si vedono, ma ci sono.

 
La stessa vista in sezione, si vede il rowing di carbonio e il rivestimento in fibra, molto sottile.
mostra l'ala dentro i suoi gusci.

per timoni e  derive bisognerebbe usare polistirolo blu, estruso e pelli di fibra molto piu` consistenti

Appena posso ti mando qualche cosa sul vuoto.
 

Paolo.Zini@cnuce.cnr.it