Applicazione di uno stampo magnetico per lo stampaggio ad iniezione di componenti con superfici a gradiente funzionale

The objective of surface functionalization is to modify the surface properties of a component, without altering its "core" properties. For this reason, being able to attract compounded functional additives to the surface in a thermoplastic matrix in the injection moulding process increases its effectiveness and reduces its concentration in the internal zone. In this paper, the application of a magnetic mould in the injection moulding process was examined to attract more ferromagnetic glass particles to the surface of the product. Various aspects were explored during the investigation, including: the formulation of a mathematical model for the prediction of particle motion, the compounding of a thermoplastic matrix with ferromagnetic particles, optimization of the moulding parameters and analysis of the samples. The results demonstrate an increase in the concentration of particles in the surface layers of the pieces moulded with the magnetic circuit, paving the way for new possibilities in the production of components with functional gradient surfaces. By varying the characteristics of the charges dispersed in the compound it is possible, with the proposed method, to attribute different functionalities to the component. An example could be the use of charges with antibacterial properties (copper ions or silver) for the biomedical, home appliance, and automotive sectors.

La funzionalizzazione superficiale si pone come obiettivo la modifica delle proprietà della superficie di un componente, senza alterarne le proprietà “al cuore”. Per questo motivo, riuscire ad attrarre verso la superficie additivi funzionali compoundati in una matrice termoplastica nel processo di stampaggio ad iniezione, consente di aumentarne l’efficacia e di ridurne la concentrazione nella zona interna. Nel presente elaborato è stata esaminata l’applicazione di uno stampo magnetico nel processo di stampaggio a iniezione per attrarre verso la superficie del manufatto una maggiore quantità di particelle vetrose ferromagnetiche. Nel corso dell'indagine sono stati esplorati vari aspetti tra cui: la formulazione di un modello matematico per la previsione del moto delle particelle, la compoundazione di una matrice termoplastica con particelle ferromagnetiche, l'ottimizzazione dei parametri di stampaggio e l’analisi dei campioni. I risultati dimostrano un aumento della concentrazione di particelle nei layers superficiali dei pezzi stampati con il circuito magnetico, aprendo la strada a nuove possibilità nell'ambito della produzione di componenti con superfici a gradiente funzionale. Variando le caratteristiche delle cariche disperse nel compound si possono, con il metodo proposto, attribuire diverse funzionalità al componente stampato. Un esempio può essere quello dell’utilizzo di cariche con proprietà antibatteriche (ioni di rame o argento) per i settori del biomedicale, dell’home appliance, fino al settore automotive.