Le anime per fonderia sono lo strumento essenziale per creare cavità e geometrie complesse nei pezzi fusi. In particolare, nelle fusioni di alluminio sono importanti perché soddisfano le esigenze di leggerezza, precisione e resistenza richieste da settori come automotive, aerospaziale e meccanico.
Produzione delle anime: materiali e processi
Le anime sono realizzate principalmente con materiali refrattari come sabbia silicea, zirconia o cromite, combinati con leganti che possono essere organici (ad esempio resine fenoliche o uretaniche) o inorganici (come il silicato di sodio, una scelta più sostenibile).
I processi di formatura delle anime:
- Cold Box: la miscela di sabbia e legante si indurisce attraverso l’iniezione di un gas catalizzatore, come l’ammina.
- Hot Box: il calore accelera l’indurimento della resina.
- Shell Molding: viene utilizzata sabbia ricoperta di resina termoindurente, riscaldata in stampi metallici per ottenere precisione e finitura superficiale.
Questi processi garantiscono la produzione di anime con tolleranze strette e superfici lisce, essenziali per le applicazioni in alluminio. Friber dispone di un impianto per la realizzazione di anime: il cold box, in grado di coprire il 70% del fabbisogno interno e si avvale di 3 fornitori qualificati per il restante 30%
Utilizzo delle anime nelle fusioni di alluminio
Le anime sono fondamentali per creare cavità interne e geometrie leggere nei componenti. Le principali applicazioni:
- Blocchi motore, testate e scatole del cambio nel settore automotive.
- Componenti di precisione nell’industria aerospaziale.
- Passaggi fluidodinamici o condotti di raffreddamento in pezzi complessi.
Grazie alle loro caratteristiche, le fusioni di alluminio risultano leggere, resistenti alla corrosione e con eccellenti proprietà termiche ed elettriche, caratteristiche cruciali per l’efficienza e la sostenibilità dei prodotti finali.
Sfide e soluzioni tecnologiche
L’animisteria nelle fusioni di alluminio presenta alcune sfide:
- Resistenza termica: le anime devono sopportare le alte temperature della colata senza degradarsi prematuramente.
- Rimozione post-colata: è necessario rimuovere le anime tramite vibrazioni, lavaggi ad alta pressione o dissoluzione chimica, a seconda del materiale di cui è formata.
- Compatibilità con il ritiro del metallo: bisogna considerare, nella progettazione delle anime, il ritiro dell’alluminio durante la solidificazione.
La fase di rimozione, in particolare, è ancora oggi un punto critico per la delicatezza dell’operazione, spesso manuale per le piccole e medie serie, e ha un impatto importante sui costi, date le tempistiche di esecuzione. Le principali innovazioni e soluzioni sono rappresentate dall’impiego di leganti ecologici e anime ibride (che combinano materiali metallici o ceramici) che stanno migliorando la sostenibilità e le prestazioni del processo. Inoltre, le tecnologie additive come la stampa 3D consentono di produrre anime con geometrie complesse senza i vincoli della produzione tradizionale.
Tipologie di anime per fusioni di alluminio
- Anime in sabbia: Utilizzate per la maggior parte delle applicazioni industriali, offrono un buon equilibrio tra costo e precisione.
- Anime in materiali solubili: Realizzate in sale o cera, sono ideali per geometrie intricate e vengono rimosse tramite dissoluzione. Sono molto fragili: il loro utilizzo non è semplice ed è soggetto a diversi accorgimenti per il trasporto.
- Anime stampate in 3D: Rappresentano il futuro della fonderia grazie alla capacità di ridurre i tempi di sviluppo e ottenere geometrie estremamente dettagliate. Ad oggi sono utilizzate dove le complessità geometriche rendono i sistemi di produzione classici troppo dispendiosi per le tempistiche di produzione e per la necessaria presenza di operatore esperto.
Ottimizzazione dei processi di fonderia
L’automazione sta rivoluzionando la produzione e l’utilizzo delle anime nei processi fusori per le grandi serie:
- sistemi robotizzati garantiscono il corretto posizionamento e fissaggio durante la colata;
- tecnologie di imaging 3D permettono controlli qualitativi accurati;
- l’utilizzo di software CAD/CAE ottimizza la progettazione per migliorare la solidificazione dell’alluminio e minimizzare i difetti.
Per le piccole e medie serie, invece, l’utilizzo di metodi tradizionali è ancora preferibile, per la versatilità e la velocità di esecuzione.
Conclusioni
Le anime per fonderia sono un elemento cruciale per garantire la qualità e l’efficienza nelle fusioni di alluminio. Grazie a materiali innovativi, processi avanzati e tecnologie di automazione, stanno diventando sempre più performanti e sostenibili. Con l’evoluzione della stampa 3D e dei leganti ecologici, l’animisteria continuerà a giocare un ruolo centrale nelle applicazioni industriali più esigenti.