Manufacturing and mechanical characterization of themoplastic composite material for automotive applications

My thesis work is the first phase of an ambitious and wider project, which contemplate the realization of a single polymer sandwich. The reason of this interest arises from the peculiar characteristics of single polymer composite: they are completely recyclable and have economic and environmental advantages. Moreover, they have comparable mechanical properties with heterogeneous composites. The research is made up of two macro-studies: the first study focuses on mechanical properties’ investigation of a polyamide sandwich reinforced with glass fibres, the second focuses on the elaboration of a single polymer structural core. The first study consists on the investigation of the mechanical properties of an injection moulded polyamide thermoplastic composite reinforced with discontinuous glass fibres. In order to reach a stiffer and more resistant material, some tapes of polyamide reinforced with continuous glass fibres have been added. Impact tests, interlaminar shear tests and three point bending tests have been performed at three temperatures, which are significant for the applications where the composites can be employed. The second study regards the design and development, up to a first experimental level, of a single polymer structural core made of high tenacity polyamide yarns.

Il mio lavoro di tesi si inserisce in un progetto, più ampio ed ambizioso, che prevede la realizzazione di un composito sandwich “single polymer” termoplastico. Il motivo di questo interesse è dato dal fatto che i compositi “single polymer” sono completamente riciclabili e hanno vantaggi sia economici che ambientali, oltre ad avere caratteristiche meccaniche confrontabili con i compositi eterogenei. La ricerca svolta è composta da due macro studi: il primo riguarda la manifattura e l’investigazione delle proprietà meccaniche di un sandwich a base poliammidica caricato con fibra di vetro, il secondo verte sull’elaborazione di un core strutturale “single polymer” a base poliammidica. Durante il primo studio, dei tapes costituiti da poliammide e fibra continua di vetro sono stati aggiunti ad un composito termoplastico a base poliammidica caricato con fibre discontinue di vetro e stampato ad iniezione, al fine di raggiungere un livello più elevato di rigidezza e resistenza. Test di impatto, prove di sollecitazione a taglio interlaminare e flessione a tre punti sono stati effettuati a tre temperature significative in funzione delle applicazioni in cui il materiale potrà essere impiegato. Il secondo studio è consistito nell’ideazione e nello sviluppo del prototipo di uno core fabbricato con fili di poliammide ad alta tenacità.