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6th european trade fair forum for composites technology and applications efficiency made light 27 29 september 2011 stuttgart germany organiser partner www.composites-europe.com

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r edazione editorial board e ditoriale simonetta pegorari direttore responsabile managing director gian battista pècere pecere@viamarebysea.it redattore capo editor in chief simonetta pegorari s.pegorari@viamarebysea.it segr di redazione editorial assistant emanuela rozzoni e.rozzoni@viamarebysea.it traduzioni translations laura grasso redazione@viamarebysea.it impaginazione e grafica art director elisabetta zanotto adv@viamarebysea.it pubblicità advertising liviana belotti l.belotti@viamarebysea.it barbara hartwig h.barbara@viamarebysea.it pubblicità estero international advertising redazione@viamarebysea.it editore publisher crei s.r.l via ponte nuovo 26 20128 milano italy tel +39 02 26305505 fax +39 02 26305621 www.creisrl.it info@creisrl.it us editorial office martin flory group po box 360 gurnee il 60031 usa info@martinflory.com tel 1-847-662-9070 benvenuti nel primo numero di via mare online la rivista esclusivamente digitale una piccola rivoluzione che abbiamo deciso per diversi motivi il più importante dei quali è che tutto il mondo dei media tradizionali stampati su carta ha subito negli ultimi dieci anni un vero stravolgimento dovuto all avanzata impetuosa dei media digitali via mare è nata come rivista stampata e continuerà a esserlo anche se non per tutti i fascicoli quindi d ora in poi il numero 1 febbraio/marzo il 3 repertorio nautico luglio/settembre e il 5 ottobre/novembre saranno stampati mentre il 2 aprile/giugno e il 6 dicembre/gennaio saranno digitali come sempre i tre fascicoli di via mare pubblicati su supporto cartaceo verranno distribuiti a tutte le più importanti fiere europee del settore salone nautico di cannes salone nautico di genova mets di amsterdam ecc vorremmo sottolineare che via mare online costituirà un grande vantaggio per i nostri inserzionisti perchè darà loro una visibilità veramente globale infatti la versione digitale sarà inviata a ben 30.000 potenziali clienti in tutto il mondo non solo le aziende delle quali pubblicheremo le novità nella rubrica infonews potranno richiedendolo al nostro ufficio commerciale avere anche il loro link a completamento dell informazione l edizione digitale come quella stampata conterrà le inserzioni pubblicitarie e i link nell elenco inserzionisti anche se il mezzo è diverso via mare online continuerà a presentare i consueti articoli tecnici però troverete anche molte notizie brevi e dal prossimo numero l elenco delle più importanti fiere di settore via mare on line è sperimentale quindi continuerà a evolversi ci auguriamo con il vostro supporto e i vostri suggerimenti che saranno molto graditi intanto buona lettura stampa printing segraf secugnago lo welcome to the first digital issue of via mare online a small revolution due to many different reasons the main one being the radical changes the traditional printed media newspapers magazines books underwent during the last ten years changes produced by the onrush of the digital media in less than a decade via mare was born as a printed magazine and will not be replaced by the online edition but the issue n° 2 april/june and n° 6 december/january 2012 shall be online only while the other issues will be printed as before the printed via mare copies will be distributed to all the most important events of the marine industry in italy and europe cannes and genoa boat show amsterdam s mets etc we wish to underline that via mare online will be very advantageous for our advertisers that will see their message sent to more than 30.000 potential clients all over the world not only the companies whose news will be published on infonews under request to our marketing department will have the opportunity to have their links to complete the information as in the printed edition also the digital one will contain the advertisements and the links to the advertisers even on a new medium via mare online is as usual committed to the marine technical sector therefore you will find not only the traditional technical articles but also more short news and from the next issue the boat show calendar via mare online is an experiment continuously evolving hopefully with our readers support and the always welcome suggestions an now enjoy the issue e ditorial organo ufficiale official journal associazione italiana sezione nord milano via ponte nuovo 26 20128 milano italy tel +39 02 26305505 fax +39 02 26305621 www.octima.it info@octima.it sezione centro livorno via giotto ciardi 8 57121 livorno italy tel +39 0586 209006 fax +39 0586 278450 sezione sud brindisi presso cittadella della ricerca s.s 7 km 3+700 per mesagne 72100 brindisi italy tel +39 0831 507 300 fax +39 0831 507 308 il giorno 2 aprile la nostra amica e collega alessandra lucchinetti ci ha tragicamente abbandonati lasciando noi l arte e la poesia con un vuoto profondo noi tutti della redazione di via mare-by sea la ricordiamo con affetto stai già parlando d arte con s pietro e leggi le tue poesie ad una classe di angeli sicuramente lavorerai al giornale del cielo che da oggi sarà più ricco di contenuti ciao ale liviana amica e collega italia costo abbonamento 52,00 euro copia singola 10,00 euro l importo dell abbonamento può essere versato con assegno bancario oppure con bonifico intestato a crei s.r.l su bancoposta iban it 41s076010160000009318515 oppure intesa san paolo iban it 57g0306901601100000060788 l abbonamento può decorrere da qualsiasi numero a richiesta si rilascia fattura iva assolta dall editore registrazione tribunale civile di milano n 178 del 20/03/2007 l editore non assume responsabilità per le opinioni espresse dagli autori originali e foto non si restituiscono estratti degli articoli vengono forniti a richiesta abroad yearly subscription rates euro 78,00 single copy euro 15,00 the subscription amount due can be paid by bank transfer on intesa sanpaolo iban it 57g0306901601100000060788 bic bcititmm the subscription can start from any issue upon request invoice is granted upon request registration at the civil court in milan n° 178 of the 20/03/2007 the publisher is not responsible for the opinions expressed by the authors photographs and originals are not given back abstracts of articles are sent upon request.

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milano architettura design edilizia fiera milano rho 05_08 ottobre 2011 segnali di futuro prodotti soluzioni e tecnologie per progettare e costruire i nuovi capolavori dell edilizia incontri ed eventi per un architettura sostenibile e sicura un solo grande appuntamento made expo la più importante fiera internazionale dell edilizia made expo è un iniziativa di made eventi srl federlegno arredo srl organizzata da made eventi srl tel +39 051 6646624 +39 02 80604440 info@madeexpo.it made@madeexpo.it promossa da www.madeexpo.it

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s ommario index anno year xi-2011 · aprile giugno · april june compositi composites lanuova frontiera tecnologica dei processi sottovuoto l infusione del mattia 52 con sistemi epossidici the new technological achievements of vacuum processes the infusion of mattia 52 with epoxy systems fabio gaioni sika 2 30 32 35 progettazione design la promessa di un nuovo record set to a new record 7 compositi composites comportamento a fatica in modo misto di giunzioni incollate in materiale composito fatigue behaviour of composite bonded joints undermixed-mode loading p carraro m quaresimin g meneghetti m ricotta università di padova progettazione design qualcosa di vecchio qualcosa di nuovo something old something new simonetta pegorari 11 coatings coating superficiali per la protezione in ambienti marini avversi surface coatings offer opportunities for protection in harsh marine environments nick bailey zircotec progettazione design tessuti innovativi per superfici in composito più uniformi new fabric to improve composite sufrace smoothness fredrik ohlsson oxeon 17 coatings il ruolo degli additivi siliconici nei coating a base acquosa the role of silicone additives in water-borne coatings dr mustafa mohamed donald t liles dow corning corp software trasformare la propria attività con nuove soluzioni virtuali transforming its business with new virtual solutions gian battista pècere 21 38 41 coatings nuove tecniche di lavorazione dei rivestimenti ritardanti di fiamma i parte novel approaches for processing flame retardant coatings part one maude jimenez serge bourbigot sophie duquesne christelle reti mathilde casetta université nord de france post eventi post events seatec-compotec 2011 jec composites show 2011 yare yachting after-sales refit exhibition navigar m è dolce 25 klüber lubrication infonews huntsman rama motori/kilopak pag 50 pag 46 biomarine pag 51 mastervolt pag 52 jotun pag 53 lectra pag 53 composites consulting group pag 54 magnabosco pag 55 croda coatings polymer pag 55 airtech europe pag 56 victrex pag 60 cray valley pag 61 f.lli amos c pag 61 opac pag 62 southern spars pag 63 owens corning pag 46 asv stubbe pag 47 spgurit pag 47 suhner pag 48 mappy italia pag 49 pag 57 permanon pag 58 seakeeper pag 59 cartello pag 64

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compositi composites la nuova frontiera tecnologica dei processi sottovuoto l infusione del mattia 52 con sistemi epossidici fabio gaioni sika the new technological achievements of vacuum processes the infusion of mattia 52 with epoxy systems fabio gaioni sika È in costruzione il nuovo mattia 52 un catamarano a vela con le prestazioni di una barca da regata ma al tempo stesso con i comfort di un mega yacht di classe il progetto è di enrico contreas roberto prever giorgio provinciali e marco veglia la realizzazione a cura del cantiere giovanetti con la supervisione di vg yacht responsabile anche dell allestimento per questa nuova imbarcazione sono state scelte già a partire dalla produzione dello stampo tecnologie innovative che permettono di ottimizzare i tempi i costi e al tempo stesso le prestazioni e la qualità del manufatto finale analizziamo nel dettaglio partendo fin dall origine ossia dalla produzione dello stampo come e perché si sia optato per l introduzione di tali soluzioni avanzate innanzitutto è stata preparata una sottostruttura in metallo sulla quale sono stati incollati l un l altro dei blocchi di polistirolo pre-sagomati e assicurati alla struttura con una specifica fascettatura epossidica il polistirolo è un materiale economico ma se ben utilizzato permette di costruire una base sufficientemente strutturata che una volta fresata alla quota finale rappresenta un grezzo idoneo per la successiva fase di applicazione della pasta per modelli la scelta della pasta è stata dettata dalla necessità di realizzare uno stampo diretto di grandi dimensioni con costi accettabili ottenendo elevate caratteristiche meccaniche assenza di giunzioni e ottima finitura superficiale la scelta si è indirizzata su sika® biresin m 72 pasta a base poliuretanica per modellazione È un prodotto facilmente lavorabile ed in grado di essere fresato dopo solo 8 ore dall applicazione riducendo È stato scelto un off set appropriato tale da garantire un ottimo rapporto fra spessore resistenza e costo il biresin m 72 è perfetto per applicazioni su grandi superfici se adeguatamente dispensato garantisce un alta tixotropia che lo rende idoneo anche ad essere applicato in verticale senza alcun rendering esterno del mattia 52 mattia 52 rendering così i tempi produttivi ma assicurando al tempo stesso bassissimi stress residui sulla struttura viamare · bysea 2 2011 the new mattia 52 is currently under construction a sailing catamaran featuring racing boats performances but also offering the comforts of a luxury megayacht it has been designed by enrico contreas roberto prever giorgio provinciali and marco veglia and it has been constructed at the giovanetti shipyard with the supervision of vg yacht who has also taken care of furnishings to manufacture this new boat from the mould construction step innovative technologies have been selected which allow to optimize time and costs and at the same time also the performances and the quality of the finished product starting from the very beginning that is from the mould construction how and why such advanced solutions have been selected is explained in detail hereafter first of all a metal understructure was prepared on which the pre-moulded polystyrene blocks have been bonded and fixed to the structure using a special epoxy clamping polystyrene is an economic material although when it is well used it allows to construct a structured enough base which once it has been milled up to the final and proper level represents a raw piece which is useful for the following application step of the paste for the models the choice of the paste has been driven by the need to construct a large sized mould at rather low cost also providing high mechanical features with no joints and with an excellent surface finish thus sika biresin m 72 was chosen the polyurethane based paste for modelling it is an easy to treat product which can be milled only 8 hours after the application thus cutting the manufacturing time but guaranteeing at the same time very low residual stresses on the structure a proper off set has been selected so as to guarantee an optimal thickness/strength and cost ratio biresin m 72 is the ideal product for application on large surfaces if it is properly distributed it gives a high thixotropy which makes it suitable for vertical applications without running any accumulation risks in concave or possible fall areas its peculiarities of being dispensed by a gear machine makes it a very versatile one for the equipment layout as a matter of fact the product is fluid and it keeps a low viscosity up to the mixing head of the machine to become a paste later only after the mixing operation more precisely in the lower part of the rubber pipe which carries it to the dispenser due to these properties the pipes which transport the paste from the loading tanks to the mixing head can be more than 10 metres long thus allowing an easy treatment on large models furthermore this unique feature allows to use the product even at flow rates of more than 4 kg per minute 7

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compositi composites thus allowing to dispense more than 80 m2 per work shift rischio di accumulo nelle zo vorazione di superfici di figusuch an astonishing speed rate compared with other marne concave o di caduta la re critiche il tempo di ciclo keted products allows to gain more than one working day sua peculiarità di poter esse è pertanto breve ed il proon models which are larger than 150 m2 re dispensato da una mac dotto dopo la fresatura è the milling operation can be performed at a very high china ad ingranaggi lo rende utilizzabile tal quale semplicespeed rate biresin m 72 does not make dust but chips thus molto versatile nel layout mente con l applicazione del giving a very accurate surface treatment of critical shapes delle attrezzature il prodot ciclo di release oppure può the cycle time is short and the product after milling can be to è infatti un fluido che ri essere carrozzato con stucused as such simply by applying the release cycle or it can mane a bassa viscosità fino chi poliesteri in questo spebe coated with polyester putties in this specific case the alla testa di miscelazione del cifico caso la necessità di reaneed to construct directly a mould has demanded a stronger treatment so as to guarantee a surface finish la macchina per poi diven lizzare direttamente uno stamwhich makes it ready for the direct moulding process of the tare di consistenza pastosa po ha richiesto un trattamenfinished product solo dopo la miscelazione e to più spinto per garantire however there is more than this and additional details of più precisamente nella parte una finitura delle superfici che this project should be highlighted finale del tubo di gomma che le rendesse già ottimali per la sofarwehaveoftenheardtalkingaboutinfusion,butthestate lo porta al dispensatore stampata diretta del manuoftheartcanbebrieflyexpressedbythestatement everybody per queste sue proprietà le fatto wants it a few make it but even fewer make it well tubazioni atte a trasportare ma le particolarità di questo with its 52 catamaran mattia accepted this challenge la pasta dai serbatoi di carico progetto non finiscono qui within the challenge that is constructing a product by infino alla testa di miscelazione fino ad oggi si è sentito parfusion using high performance matrix possono essere lunghe oltre lare spesso di infusione ma lo modern shipyards need to cut emissions for a better environmental impact and company s image as well as for cost 10 metri consentendo facili stato dell arte è sintetizzabile optimization reducing the cycle and moulding time but tà di lavorazione su modelli con l affermazione che tutti above all increasing the quality standard of the finished di grandi dimensioni la vorrebbero alcuni la fanproduct and of the final performances of the boat therefore the challenge goes along with the improvement of the mechanical properties the weight reduction the control over the process and the surface quality all these qualities can be guaranteed only by matrix which can transfer adequately the reinforcement stress also enlarging the working area of the composite and increasing the failure resistance even in case of high loads to be able to accomplish this task successfully the matrix must provide a high adhesion to each yarn of the reinforcement itself in addition this ideal matrix shouldn t contain solvents not only to decrease the environmental impact but also to curb shrinkage occurrences in fact these latter lead to tensions within the matrix itself thus giving rise to local disbonding occurrences between the fibre and the matrix which not only cause worse mechanical properties but also increase the osmosis with the consequent instability of the surfaces over time with lower aesthetic properties the consequence of this flaw is the need of more coats on the piece which has been just extracted from the mould as well as of more after-sale refitting actions especially in case of boats with dark surfaces la preparazione per l infusione getting ready for the infusion the inner properties of a valid epoxy matrix can meet these requirements inoltre questa sua unicità no ma pochi la fanno bene what about the expected additional costs in case a high rende il prodotto fruibile an ma mattia con il suo cataperformance product is used it is well known that the cost che con portate di oltre 4 marano da 52 ha voluto racof an epoxy resin is higher than the traditional vinyl esters kg/minuto permettendo di cogliere la sfida nella sfida or polyester ones let s take into account precisely the ecodispensare facilmente oltre realizzare un prodotto in innomic data considering the whole manufacturing cycle 80 m2 per turno di lavoro ta fusione con matrici ad alte and not only the cost of the resin breaking down all the le impressionante velocità prestazioni items leading to the final balance the first point can be the shift from the hand lay-up to the consente di guadagnare ri le esigenze del moderno infusion process involving an optimization of the glassspetto ad altri tipi di prodot cantiere sono la riduzione resin ratio in the composite given this technological tranti sul mercato più di un giorno delle emissioni per un impatsition the decrease in the amount of resin is higher than di lavorazione su modelli di to ambientale e di immagine 20 making the balance more positive in terms of ecooltre 150 m2 migliore l ottimizzazione dei nomic savings la fresatura può essere effet costi riducendo i tempi di ciit is necessary to reckon also an increase in the auxiliary matuata ad alta velocità il bire clo e di occupazione dello terials costs for the infusion process and similarly the costs sin m 72 non produce polve stampo ma soprattutto l inwhich are related to other ancillary working steps with the re ma truciolo garantendo nalzamento dell indice di quahand-layup for example the construction of a sandwich ottima fedeltà anche nella la lità del manufatto e delle structure via bonders application prestazioni finali dell imbarcazione la sfida perciò passa attraverso l incremento delle proprietà meccaniche la riduzione dei pesi il controllo del processo e la qualità delle superfici tutte queste qualità possono essere garantite solo da matrici in grado di trasmettere in modo appropriato le sollecitazioni al rinforzo ed ampliare il campo di lavoro del composito aumentando la resistenza al danneggiamento anche per carichi elevati per poter svolgere questo ruolo la matrice deve garantire un elevata adesione ai singoli fili che costituiscono il rinforzo stesso questa matrice ideale non dovrebbe altresì contenere solventi non solo per ridurne l impatto ambientale ma anche per limitare fenomeni di ritiro tali ritiri infatti provocano tensionamen-ti nella matrice stessa creando fenomeni di distacco locale tra fibra e matrice che oltre a peggiorare le proprietà meccaniche ne aumentano l osmosi con conseguente instabilità delle superfici nel tempo e peggioramento del loro aspetto estetico il risultato di questa anomalia è la necessità di maggiore carrozzeria sul pezzo appena estratto dallo stampo nonché spesso ulteriori interventi di refitting post vendita specialmente per le imbarcazioni con le superfici scure la risposta alle richieste sopra elencate è racchiusa nelle proprietà intrinseche di una valida matrice epossidica ma quali sono i costi aggiuntivi che si suppone di avere se si utilizza un prodotto di elevate prestazioni È infatti risaputo che il costo di una resina epossidica è superiore a quello delle più tradizionali vinilesteri o poliesteri facciamo allora un analisi eco 8 viamare · bysea 2 2011

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compositi composites nomica completa considerando l intero ciclo produttivo e non solo il costo della resina elencando tutte le voci che determinano pesantemente il bilancio finale come primo dato possiamo considerare che il passaggio da hand lay-up ad infusione comporta una ottimizzazione del rapporto vetro-resina nel composito a fronte di questo passaggio di tecnologia si ha una riduzione dei quantitativi di resina superiore al 20 rendendo il bilancio già estremamente positivo in termini di risparmio economico occorre contabilizzare anche un incremento dei costi dei materiali ausiliari nel processo di infusione e analogamente i costi associati ad altre lavorazioni accessorie necessarie con l hand lay-up ad esempio realizzazione della struttura sandwich mediante applicazione di bonders un altro dato da considerare è il costo della mano d opera in un cantiere ove l infusione è un processo consolidato il costo totale associato alle ore di manodopera si riduce drasticamente rendendo ancora più positivo il computo economico del costo dell intero ciclo produttivo ossia partendo dalla prima fase della lavorazione l allestimento dell infusione fino all estrazione dallo stampo fino a questo punto ovverossia la pura produzione del pezzo si può affermare che nel passaggio da hand lay another important point to be considered is the manpower costs in a shipyard where the infusion is a consolidated process the total costs related to the manpower hours is dramatically reduced making even more positive the economic cost balance of the whole manufacturing cycle in other words from the first working step with the fitting out and the infusion process up to the mould extraction so far that is during the piece construction one can state that in the transition from the hand lay-up using ve infu pferd makes the difference l`utensile pferd più importante è fatto di carta e arrivato il nuovo manuale degli utensili nr 21 7.500 utensili di qualità per il massimo della resa oltre 800 nuovi prodotti consigli e indicazioni per la scelta dell`utensile più adatto richiedete il manuale degli utensili nr 21 a www.pferd.com

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compositi composites sion matrixes to the epoxy ones a dramatic cost saving is obtained nevertheless it should be also taken into account that the epoxy matrixes should be post-cured allowing them to achieve very good and unique performances as for the resin used for the infusion process of mattia 52 that is sika biresin cr 83 excellent results can be obtained through heating at only 55°c for 12 hours this allows to go through the post-curing cycle without any special investments since fitting a simple tensiometric structure around the hull is enough heating only its interior parts with a heater or gas oil pipe it is generally used at shipyards for traditional ve or up treatment cycles the cost of this heating process represents a cheap item consisting of few hundred euros as far as the tensiometric structure investments are concerned and eventually the pipe or heater required to heat the tensiometric structure almost like a greenhouse these represent a more important point for more than 20 mt long boats although they can be amortized quickly on a small-scale production it should be considered first of all that a proper system is the first step toward the industrialization process of the shipyard since it increases its technological know-how and its own image giving an added value due to its market capabilities and business growth another important point for the final cost/benefits ratio of the whole manufacturing process is the use of high performance epoxy matrixes involving the benefit of lower reaction peaks that together with the solvent free application are combined with the large and immediate benefit of a lower print through and as a matter of consequence with a dramatic drop in coating operations which are generally a must during the mould post-extraction process once all the above said points have been considered as well as the topics about materials manpower and post-curing investment the conclusion can be drawn that the economic balance at the end of the working cycle throughout the shift to the infusion technology with the epoxy matrix is positive as it leads to global savings within the shipyard all this concerns particularly a more than 15 mt long boat which is not an exception all this reported data denies various legends related to the risks linked to the use of more performing materials and processes as it was said above the infusion process leads to a weight reduction and important benefit to the construction of lower weight boats together with lower consumption rates and/or motorizations furthermore in case of sailing boats such as mattia 52 on the same wind conditions such a lower weight allows a higher cruising speed or the installation of other accessories on the same weight conditions the use of the biresin cr 83 epoxy resin gives additional benefits such as an enhanced surface stability over time due to the solvent-free application and to the high tg which can be obtained as well as to the almost no-osmosis occurrences all these benefits also contribute to a sensible decrease in costs and to guaranteeing the good quality which the shipyard can therefore offer to the shipowner as for the specific weight the use of this resin especially designed for infusion processes has confirmed its great versatility and its easy-to-use property last but not least also due to the hardeners with various pot-life which can be mixed allowing to calibrate the gel time as a function of special needs and weather conditions upon request the challenge faced by mattia for the construction of mattia 52 has been well understood and it has allowed this well known name of the italian marine market to boast an additional valuable feature of its image adding value to its boats up con matrici ve ad infusione a quelle epossidiche si ottiene una drastica riduzione di costi occorre tuttavia considerare che le matrici epossidiche richiedono un post-cure che consente loro il raggiungimento delle prestazioni superiori che le contraddistinguono per quanto riguarda la resina utilizzata per l infusione del mattia 52 sika® biresin cr 83 le caratteristiche ottimali possono essere raggiunte riscaldando a soli 55°c per 12 ore questo fatto consente di eseguire il ciclo di post-cure senza necessità di particolari investimenti è infatti sufficiente prevedere l allestimento attorno allo scafo di una semplice tensostruttura e riscaldarne solo l interno con una caldaia o cannone a gasolio tra l altro generalmente già in uso nei cantieri per le più tradizionali lavorazioni in ve od up la spesa di tale riscaldamento rappresenta una voce estremamente contenuta consistendo di poche centinaia di euro in merito agli investimenti per una tensostruttura ed eventualmente per il cannone o caldaia necessari per il riscaldamento della tensostruttura non molto dissimile da una banale serra questi rappresentano una voce discretamente più importante per imbarcazioni oltre 20 metri ma possono essere ammortizzati velocemente su una esigua produzione occorre considerare soprattutto che un sistema adeguato rappresenta il primo passo per un industrializzazione del cantiere ne incrementa il know-how tecnologicoel immagineversol esterno rappresentando pertanto un valore aggiunto per la sua vendibilità e crescita del business È altresì da sottolineare nel bilancio finale costi/benefici dell intero ciclo produttivo che l impiego di matrici epossidiche ad alte prestaviamare · bysea 2 2011 zioni comporta il vantaggio di picchi di reazione più bassi che uniti all assenza di solvente sono associati al grande ed immediato beneficio di un minore print through e conseguentemente di una drastica diminuzione degli interventi di carrozzeria generalmente necessari nel post-estrazione dallo stampo se si considerano tutte le voci sopra elencate nonché quelle relative ai materiali alla mano d opera e all investimento per il post-curing si giunge alla conclusione che il bilancio dei costi a fine ciclo nel passaggio ad una tecnologia di infusione con utilizzo di matrice epossidica risulta positivo portando il cantiere ad un complessivo risparmio tutto ciò specialmente riguardo ad un imbarcazione di lunghezza superiore ai 15 metri che non rappresenta un caso isolato queste testimonianze abbattono parecchie leggende legate ai rischi economici associati all adozione di processi e materiali più performanti il processo di infusione come detto comporta una riduzione dei pesi vantaggio importante per la produzione di imbarcazioni più leggere con conseguente riduzione dei consumi e o delle motorizzazioni inoltre nel caso di barche a vela come il mattia 52 la riduzione del peso permette a parità di condizioni del vento una velocità di crociera superiore oppure l installazione di ulteriori accessori a parità di peso l utilizzo della resina epossidica biresin cr 83 comporta anche ulteriori benefici come una maggiore stabilità nel tempo delle superfici dovuta all assenza di solventi e alla elevata tg ottenibile nonché alla quasi totale assenza di osmosi tutti questi vantaggi concorrono inoltre ad una drastica riduzione di costi e maggiori garanzie di qualità che il cantiere può fornire all armatore per quanto riguarda il caso specifico l impiego di questa resina specificatamente formulata per i processi di infusione ha confermato la sua grande versatilità e facilità di impiego non in ultimo anche grazie ai suoi indurenti con diverso pot life miscelabili l un l altro che consentono di tarare qualora necessario il tempo di gelo in funzione delle specifiche richieste e condizioni ambientali la sfida di mattia per l esecuzione del mattia 52 è stata perciò interpretata nel modo corretto ed ha consentito ad un nome ben noto del panorama della nautica italiana di fregiarsi di un ulteriore elemento di valorizzazione della propria immagine nonché di valore aggiunto per le sue imbarcazioni curriculumvitae fabio gaioni nato il 28 marzo 1963 e diplomato nel 1982 come perito chimico industriale lavora peroltre9anninelsettorericercaesviluppodipolimeri termoindurenti presso la philips prima e presso la beiersdorf poi dove assume la posizione di r&d manager nel 1995 approda alla national starch&chemicalcomefiguradiassistenzatecnica in supporto alle vendita e al marketing nel settore adesivi nel 1997 entra nel settore vendite come area manager per le applicazioni tooling in una multinazionale francese fino ad arrivare nel 2004 alla sika italiaspadoveattualmenteèresponsabiledelleattività legate altooling composites fabio gaioni born on 28th march 1963 and specializing in technical industrial chemistry at high school in 1982 he worked for more than 9 years in the research &development sector for thermosettingpolymersatphilipsandthenatbeirsdorfwhere he became r&d manager in 1995 he started working at national strarch and chemical as a technical assistant supporting the sales and marketing department in the adhesives sector in 1997 held his new working position as area manager in the sales sector for tooling applications in a french multinational company till 2004 when he moved to sika italia spa where he is currently involved as a manager in tooling composites activities 10

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compositi composites comportamento a fatica in modo misto di giunzioni incollate in materiale composito p carraro m quaresimin università di padova dipartimento di tecnica di gestione dei sistemi industriali g meneghetti m ricotta università di padova dipartimento di ingegneria meccanica m quaresimin fatigue behaviour of composite bonded joints undermixed-mode loading p carraro m quaresimin university of padova department of management and engineering g meneghetti m ricotta university of padova department of mechanical engineering abstract this paper investigates the fatigue damage mechanisms and their evolution during crack propagation in composite bonded joints under i+ii mixed modes cycling loading fatigue tests were carried out under load control with a nominal load ratio equal to 0.1 on joints made from carbon/epoxy laminates bonded with the two-part epoxy adhesive 9323 b/a by 3m during fatigue testing the loading mode and thus the mode-mixity was varied from pure mode i on dcb specimens to mixed i+ii loading on mmb specimens and eventually to pure mode ii enf specimens the experimental data were then processed by assuming the maximum total energy release rate as crack driving force sommario il presente lavoro indaga i principali meccanismi di danneggiamento e la loro evoluzione durante la fase di propagazione in prove a fatica di giunti incollati in materiale composito in condizioni di modo misto i ii sono state condotte prove di fatica in controllo di forza con un rapporto di carico nominale pari a 0.1 su giunti costituiti da laminati di carbonioepossidica incollati con adesivo bi-componente epossidico 9323 b/a di 3m la condizione di carico è stata variata dal puro modo i provini dcb al puro modo ii provini enf passando per quattro condizioni intermedie di modo misto i+ii provini mmb i dati sperimentali sono stati analizzati in funzione del valore massimo del tasso di rilascio di energia introduction introduzione la vita a fatica di giunti incollati in composito è caratterizzata da una fase di nucleazione in cui si formano una o più cricche a partire dai punti più critici seguita da una fase di propagazione in cui le cricche nucleate si propagano fino a una lunghezza critica[1-4 gli autori hanno già presentato un modello per la stima della vita a fatica di giunti incollati in cui si distingue la fase di nucleazione da quella di propagazione attraverso la determinazionedi una cricca tecnica[4,5 il numero di cicli spesi nella fase di propagazione viene determinato tramite integrazione di una curva tipo paris la quale mette in relazione la velocità di propagazione della cricca con il tasso di rilascio di energia di deformazione serr o g i parametri per la costruzione della curva di paris sono determinati sperimentalmente negli stessi lavori è evidenziato come il rapporto tra la componente di modo i e quella di modo ii cambi durante la vita a pro pagazione in funzione della lunghezza di cricca del livello di carico della lunghezza di sovrapposizione e delle proprietà elastiche dei materiali utilizzati tuttavia per la configurazione studiata la componente di modo i della serr era predominante rendendo quindi necessaria una ulteriore analisi per comprendere meglio il comportamento dei giunti sottoposti ad una generica condizione di carico con l obiettivo quindi di affinare le capacità previsionali del modello nel presente lavoro sono state eseguite prove a fatica in cui le componenti di modo i e ii sono state fatte variare in maniera controllata investigando i meccanismi di danneggiamento la loro evoluzione e la dipendenza dal rapporto tra i modi materiali e attrezzatura di prova i giunti sono stati realizzati partendo da laminati di resina epossidica tenacizzata et442 e rinforzata con tessuto di fibra di carbonio seal texipreg cc206 t300 twill 2x2 con sequenza di sovrapposizione [0]12 incollati tra loro con un adesivo epossidico bicomponente 3m9323 b/a di spessore pari a 0.15 mm le lamine ortotrope hanno le seguenti proprietà elastiche el 58050 mpa et 58050 mpa glt 3300 mpa lt 0.06 mentre l adesivo isotropo è caratterizzato da e 2870 mpa g 1070 mpa e 0.37 la geometria dei provini conforme alla norma astmd5528[6 è riportata in fig 1 the fatigue life of bonded joints in composite as well as in metallic material is characterised by a nucleation phase where one or more cracks emanate from critical locations followed by a propagation phase during that the nucleated cracks grow up to a critical length[1-4 the authors proposed a model to evaluate the fatigue life of bonded joints based on actual damage mechanics by separating an initiation phase and a propagation phase on the basis of the experimental detection of a small technical crack[4,5 the number of cycles spent for crack propagation are evaluated by the integration of a paris-like power law which relates the strain energy release rate serr to the fatigue crack propagation rate the parameters involved in the paris model are determined from experiments in the same papers it was noticed that during the propagation of cracks and/or delaminations the mode-i mode-ii ratio varies with the crack length applied load level overlap length and material elastic properties at the interface i.e the mode mixity is in a first approximation a unique function of the mode-i energy release rate as a consequence those experiments were not critical to investigate the material response to the loading mode in the present paper experimental tests were carried out in order to vary independently from each other the mode-i and the mode-ii loading mode contributions with the aim to improve the reliability of the previous fatigue model by investigating the damage mechanisms their evolution and their dependence on the mode mixity experimental equipment and materials the specimens were manufactured from autoclave-moulded laminates seal texi-preg® cc206 t300 twill 2x2 carbon fabric/et442 toughened epoxy matrix fig 1 geometria dei provini specimen s geometry viamare · bysea 2 2011 11

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compositi composites and bonded with 0.15 mm layer of the two-part epoxy adhesive 9323 b/a by 3m the orthotropic lamina has the following elastic properties el 58050 mpa et 58050 mpa glt 3300 mpa lt 0.06 while the isotropic adhesive has e 2870 mpa g 1070 mpa and 0.37 specimen s geometry according to astmd5528-01[6 is shown in fig 1 the initial crack a0 was created by inserting a teflon sheet 50 m thick between the two adherends static and fatigue tests were carried out varying the mode mixity from pure mode i dcb test to pure mode ii enf test through mixed i+ii mode mmb tests the mode mixity was expressed by the following parameter eq.1 gii mm ­­­­­­­­­­ gi gii 1 so that pure mode i dcb test is characterized by mm 0 and pure mode ii enf test by mm 1 four intermediate mm values mm=0.15 0.36 0.5 0.75 were investigated with mmb tests by varying the lever arm length c see figure 2 tests were carried out on a closed loop controlled mts minibionix servo-hydraulic machine equipped with a 1.5 kn load cell crack opening was monitored by means of the displacement transducer of the testing machine and the crack length was monitored by means of a travelling optical microscope with a magnification of 40x fatigue tests were characterized by a nominal load ratio defined as r=fmin/fmax equal to 0.1 and a frequency varying from 2 to 8 hz static tests load displacement curves exhibited an unstable crack growth both under pure mode i and mode ii loading see figure 3 however while the dcb specimens have a linear behaviour up to the critical point enf tests typically show a sort of plateau before the propagation this is a typical phenomenon for mode ii loaded bonded joints finally in the mmb tests the specimens show a response that gradually changes from dcb to enf behaviour i.e the higher the mm value the wider the plateau extension the serr components were calculated using the vcct technique to process the results of linear elastic finite element analyses carried out with ansys 11® a 8-node plane element plane82 was used and the element size was chosen according to a previous work[7 the crack was modelled at the adhesive-adherend interface the critical load for serr calculation was the maximum load before the propagation or the load corresponding to the increase of 5 of the compliance according to astmd5528[6 static tests results are plotted in figure 4 in terms of critical total serr gc gi giic versus the mode mixity showing that mode ii is far less critical than mode i as usually found in literature[8,9,10 fatigue tests and damage mechanisms fatigue tests were carried out by imposing the six mm values already chosen for static tests different propagation and damage mechanisms were identified by varying the mm and they are schematically summarised in figure 5 it was noticed that dcb specimens are characterized by a continuous crack propagation in the adhesive or at the adhesive-adherend interface as illustrated in figure 6 for mm 0.15 and 0.36 the damage evolution is more complex and it is not continuous in fact separated de È stata creata una cricca iniziale di lunghezza a0 tramite l inserimento di un foglio di teflon spesso 50 m tra i due aderendi sono state condotte prove statiche e a fatica variando la condizione di carico dal puro modo i provini dcb al puro modo ii provini enf considerando quattro condizioni intermedie di modo misto i+ii provini mmb il rapporto dei modi mode mixity è stato espresso tramite il seguente parametro eq.1 gii mm ­­­­­­­­­­ gi gii 1 in questo modo il test di puro modo i dcb è caratterizzato da mm 0 e quello di puro modo ii enf da mm 1 sono stati investigati quattro valori intermedi di mm mm=0.15 0.36 0.5 0.75 tramite prove mmb variando la lunghezza del braccio di leva c figura 2a la condizione di carico per il test di tipo mmb è vista come la sovrapposizione di una condizione di puro modo i dcb e una di puro modo ii enf come illustrato in figura 2c È importante ricordare che grazie alla particolare confi gurazione dell attrezzatura mmb il mode mixity rimane praticamente costante durante la prova una volta fissati i bracci di carico c ed l i test sono stati effettuati su una macchina servo-idraulica con controllo mts minibionix equipaggiata con una cella di carico da 1.5 kn mentre gli spostamenti sono stati misurati tramite il sensore lvdt della macchina l avanzamento della cricca è stato monitorato tramite un microscopio ottico a 40 ingrandimenti e un riscontro millimetrato applicato al campione le prove a fatica sono state condotte con un rapporto nominale di carico definito come r fmin /fmax pari a 0.1 e una frequenza variabile tra i 2 e gli 8 hz prove statiche le curve di carico-spostamento relative alle prove statiche mostrano una propagazione instabile della cricca sia in modo i che in modo ii puri figura 3 anche se mentre i provini dcb hanno un comportamento lineare fino al punto critico i provini enf esibiscono una sorta di plateau prima della propagazione questo fenomeno è tipico dei giunti incollati testati a modo ii infine i provini mmb mostrano un comportamento che passa gradualmente da quello lineare del modo i puro a quello tipico del modo ii con un plateau sempre più esteso all aumentare del mode mixity le componenti della serr sono state calcolate tramite la tecnica vcct per la cui applicazione sono state eseguite analisi lineari agli elementi finiti dei provini in esame tramite il codice ansys 11® sono stati utilizzati elementi piani a 8 nodi plane82 e la dimensione degli elementi all apice di cricca è stata scelta dopo analisi di convergenza in accordo con un lavoro precedente[7 sempre in analogia con[7 la cricca è stata modellata all interfaccia tra adesivo e aderendo il carico applicato al modello ef corrisponde al carico critico calcolato nel punto in cui la curva di carico-spostamento mostra una deviazione dalla linearità del 5 in accordo con la normativa astmd5528[6 a b c fig 2 arappresentazione schematica e b foto dell attrezzatura mmb c schema di carico di una prova di tipo mmb a schematic representation b picture of the mmb test equipment and c load condition for a mmb test viamare · bysea 2 2011 12

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compositi composites carico [n load [n spostamento [mm displacement [mm carico [n load [n spostamento [mm displacement [mm total serr gc [j/m2 a b mode mixity mm gii/g fig 3 curve di carico per a provino dcb e b enf typical load curve for a dcb specimen b enf specimen fig 4 andamento di gc in funzione del mode mixity total critical serr gc vs mode mixity modo i mode i i risultati delle prove statiche sono riportati in figura 4 in termini di tasso totale di rilascio dell energia di deformazione gc gi giic al variare del mode mixity mostrando come il modo ii sia molto meno critico del modo i puro in accordo con altri lavori presenti in letteratura[8,9,10 prove a fatica e analisi del danneggiamento durante le prove a fatica è stata effettuata un accurata analisi del danneggiamento ed è stata valutata l influenza del mode mixity sulle modalità di propagazione del danno i risultati ottenuti sono riassunti in figura 5 i provini dcb sono caratterizzati da una propagazione continua che interessa sia l interfaccia tra laminati e adesivo sia l adesivo stesso come illustrato in figura 6 per valori di mm pari a 0.15 e seconda delaminazione second delamination terza delaminazione third delamination laminations in the upper adherend occurred beyond the main crack tip which could be either at the interface or in 1 the adherend itself as shown in figure 7 it was observed that during the fatigue life and after crack initiation the delaminazioni separate main crack did not propagate for thousands of cycles nell aderendo superiore 2 separated delaminations while the delaminations propagated in the adherend and in the upper adherend then often joined thus creating a longer delamination adesivo aderendo e interfaccia as shown in figure 8 the further evolution of damage for 3 adhesive adherend and interface the same specimen is shown in figure 9 it can be seen cricche inclinate a circa 45° that the delamination propagated in the adherend while nell adesivo the main crack which is much shorter propagated at the 4 roughly 45°-oriented cracks in the adhesive interface below the delamination itself modo ii specimens with mm 0.5 were characterized again by a mode ii continuous propagation as in the case of dcb specifig 5 modalità di danneggiamento e propagazione al variare del mode mixity mens nevertheless the crack propagated also in the crack location and propagation vs mode mixity upper adherend figure 10 in the case of loading conditions near to the pure mode 0.36 l evoluzione del dan delaminazioni indipendenti ii mm 0.75 the initial damage mechanism consisted neggiamento è più comples come si può osservare in fiof the onset of separated roughly 45° oriented cracks in sa e discontinua infatti dopo gura 7 inoltre si è osservato the adhesive layer which stopped when they reached l iniziale propagazione della che dopo un iniziale propathe adhesive-adherend interface once the 45°-oriented precricca solitamente all in gazione la cricca principale cracks were formed they joined after some thousands of terfaccia si ha la formazione può non propagare anche cycles creating a continuous crack in the adhesive which nell aderendo superiore di per decine di migliaia di cicli sometimes propagated also in the upper adherend in a continuous manner as shown in figure 12 in the case of pure mode ii tests one single damage mechanism was observed consisting of 45°-oriented cricca nell interfaccia cricca nell adesivo crack initiations followed by coalescrack at interface crack in the adhesive cence into a macrocrack and propagation inside the adhesive layer this is a very typical behaviour for enf fig 6 tipica propagazione per provino dcb typical crack propagation for a dcb specimen bonded joints due to the principal stress distribution in the adhesive adesivo e interfaccia adhesive and interface cricca principale main crack prima delaminazione first delamination data processing in order to calculate the crack propagation rate and to draw the paris curve the crack length has to be measured as a function of the number of cycles if the propagation is continuous as in the case of mm 0 and 0.5 there is no doubt about the crack length to be acquired conversely in the case of separated delaminations or multiple 45°-oriented cracks the matter is not so trivial in fact delaminations have a great influence on specimen s compliance and therefore cannot be neglected in order to investigate the propagation phenomenon three different criteria were adopted to define the crack length the first two are based on the experimental measurement of i the main crack length continuous crack crite fig 7 formazione di delaminazioni per mm 0.15 delaminations mode mixity 0.15 seconda delaminazione second delamination cricca principale main crack delaminazioni unite joined delaminations fig 8 delaminazione unite mm 0.15 joined delaminations mode mixity 0.15 viamare · bysea 2 2011 13

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