I collaboratori della cattedra di Deformazione plastica e Fonderia del TU di Monaco hanno sviluppato chiusure con velcro in acciaio per molle . I collegamenti sono resistenti agli agenti chimici e, anche a 800 °C, sopportano una trazione fino a 35 t/m².
Le chiusure con velcro sono diventate quasi indispensabili nell’industria e a casa. Non vengono utilizzate solo come alternativa ai lacci o per il fissaggio di bende mediche e protesi, ma anche come proteggi-cavi per l’elettronica in automobili e velivoli. Malgrado i numerosi impieghi, il principio gancio-occhiello si scontra tuttavia con una difficoltà: per alcune applicazioni i comuni collegamenti in plastica sono troppo deboli e non sono neanche molto resistenti a calore e agenti chimici aggressivi.
“Per esempio nel settore automobilistico si possono raggiungere temperature altissime. Già un veicolo parcheggiato sotto il sole cocente raggiunge temperature di 80°C,” spiega Josef Mair, collaboratore della cattedra per Deformazione plastica e Fonderia (UTG) del TU di Monaco. Nelle vicinanze del collettore di scarico si originano temperature di varie centinaia di gradi Celsius e negli ospedali vengono utilizzati disinfettanti aggressivi per la pulizia.
I ricercatori di Monaco volevano offrire la possibilità di utilizzare un collegamento con velcro – ossia un’apertura e una chiusura facili – anche per le applicazioni difficili. Sotto la direzione del Prof. Hartmut Hoffmann presso l’UTG, nell’ambito di un progetto collaborativo avviato nel 2005 dal Ministero Federale Tedesco della Formazione e della Ricerca (BMBF), è nato il collegamento con velcro in acciaio Metaklett, progettato in stretta cooperazione con partner industriali.
Resiste senza problemi a temperature oltre gli 800 °C o a solventi aggressivi e tutto ciò con una forza di tenuta fino a 35 t/m² per trazioni parallele alla superficie del velcro. Verticalmente rispetto alla superficie, il sistema una forza di trazione di 7 t/m². Tuttavia chiunque può staccarlo rapidamente e senza utensili e richiuderlo, come una chiusura velcro su scarpe per bambini.
Come materiale i ricercatori hanno scelto un acciaio per molle che coniuga un’alta deformabilità elastica con un’alta resistenza. Hanno disegnato a computer ulteriori modelli tridimensionali per un incastro ottimale degli elementi. Per i candidati più promettenti sono stati realizzati prototipi che quindi sono stati sottoposti a test. Già a partire dalla geometria che i ricercatori hanno ribattezzato “Flamingo“, sono state confrontate a computer circa 40 varianti. Gli scienziati hanno studiato la forza di collegamento e il comportamento a temperature estreme per valutare i limiti di carico.
Due dei modelli testati sono giunti al traguardo: una chiusura a pressione, la Flamingo, ossia “Fenicottero”, e un sistema gancio-occhiello battezzato “Entenkopf”, vale a dire „Testa di anatra”. “I nomi di animali sono nati per distinguere i vari modelli. La forma del gancio ricorda lontanamente una testa di anatra e un fenicottero su una gamba,“ così Mair spiega i nomi fantasiosi. Entrambi si compongono di un cordoncino con uncinetti di spessore di 0,2 mm e di un nastro a occhiello o perforato dello stesso spessore.
Il modello a testa di anatra è realizzato sulla base del consolidato nastro velcro plastico. Numerosi ganci in acciaio filigranati si incastrano con qualsiasi angolazione negli occhielli di un nastro flessibile con fori stampati. Ancora più stabile è la seconda variante, il Flamingo, che si compone di elementi-gancio più larghi, che si chiudono a scatto nei fori del nastro perforato. Sono così incurvati che si deformano elasticamente con una leggera pressione e scivolano nei fori come avviene per le fibbie plastiche sulle cinghie per zainetti. Gli elementi tornano subito alla loro forma iniziale e resistono a una contro-trazione grazie ai bracci che si allargano in modo elastico come un rivetto a espansione.
Perché i ganci possano chiudersi a scatto, devono tuttavia trovarsi nell’angolazione giusta, pertanto parallelamente o verticalmente rispetto al nastro perforato. A seconda della direzione della forza, questo collegamento resiste a una sollecitazione da 7 a 35 N/cm². Dopo una perdita iniziale di circa il 20 %,durante i primi dieci tentativi, lo spessore del collegamento è rimasto costante per numerose ripetizioni.
Come terza alternativa i ricercatori hanno concepito il modello “Hybrid“, che combina un cordoncino con uncinetti in acciaio e un’asola maschio e femmina in plastica che consente ai materiali tessili di fissarsi in maniera stabile e reversibile.
Metaklett può essere impiegato in tutti i settori che necessitano di collegamenti facilmente scioglibili ma stabili. op
Ulteriori informazioni Sul nastro velcro in acciaio: www.metaklett.de Zum Forscherteam: www.utg.de
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