La costruzione a sandwich è una tecnica sempre più diffusa nella cantieristica navale, impiegata per la realizzazione di scafi e ponti che combinano rigidità e leggerezza. Questo articolo esplora i vantaggi e gli svantaggi di questa metodologia costruttiva, analizzando i materiali impiegati, i processi di lavorazione e le implicazioni per la progettazione e la manutenzione delle imbarcazioni.
Introduzione alla Tecnologia Sandwich
Il concetto di "sandwich" in ambito nautico si riferisce a un materiale composito costituito da un nucleo leggero (anima) racchiuso tra due strati esterni resistenti (pelli). Questa struttura permette di ottenere un'elevata rigidità con un peso contenuto, migliorando le prestazioni e l'efficienza delle imbarcazioni.
Vantaggi della Costruzione Sandwich
I principali vantaggi derivanti dall'impiego della costruzione a sandwich sono:
- Leggerezza: L'utilizzo di un'anima leggera riduce significativamente il peso complessivo della struttura, migliorando il rapporto peso/potenza dell'imbarcazione e riducendo i consumi.
- Rigidità: La struttura a sandwich offre un'elevata rigidità, resistendo efficacemente alle sollecitazioni meccaniche e alle deformazioni. La rigidità è direttamente proporzionale allo spessore dell'anima: maggiore è lo spessore, maggiore è la rigidità, senza necessità di aumentare il peso delle pelli.
- Isolamento: L'anima funge da isolante termico e acustico, migliorando il comfort a bordo.
- Resistenza: L'impiego di pelli in fibra (vetro, carbonio, kevlar) aumenta la resistenza agli urti e alla perforazione.
- Durata: Se realizzata correttamente, una costruzione a sandwich può garantire una lunga durata nel tempo.
Svantaggi e Considerazioni
Nonostante i numerosi vantaggi, la costruzione a sandwich presenta anche alcuni svantaggi e richiede particolari attenzioni:
- Complessità Costruttiva: La realizzazione di una struttura a sandwich richiede una maggiore precisione e competenza rispetto alle tecniche tradizionali. La stesura della resina e del foam può essere complessa, ma con la pratica diventa più agevole.
- Costo: I materiali e i processi di lavorazione possono comportare un costo iniziale più elevato. Tuttavia, questo costo può essere compensato dai vantaggi in termini di prestazioni e durata nel tempo.
- Rischio di Delaminazione: In passato, le costruzioni a sandwich realizzate negli anni '70 hanno sofferto di problemi di delaminazione e infiltrazioni d'acqua, compromettendo la reputazione di questa tecnica. Tuttavia, l'utilizzo di anime in schiuma di qualità e il pretrattamento della balsa con resina sigillante hanno risolto questi problemi.
- Riparazioni: Le riparazioni su strutture a sandwich possono essere più complesse rispetto alle costruzioni monolitiche, richiedendo competenze specifiche e materiali adeguati.
- Limitazioni per gli Interni: La presenza di numerose paratie interne, necessarie per la rigidità strutturale, può limitare le soluzioni di design per gli interni. Tuttavia, uno studio accurato degli interni può mitigare questo problema.
Materiali Impiegati nella Costruzione Sandwich
La scelta dei materiali per la costruzione a sandwich è fondamentale per garantire le prestazioni e la durata della struttura.
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- Pelli: Le pelli sono realizzate in materiali compositi, come fibra di vetro, fibra di carbonio o kevlar, impregnati con resine poliestere, vinilestere o epossidiche. L'applicazione può avvenire per contatto (rullo, pennello) o, più frequentemente, tramite infusione sotto vuoto.
- Anima: L'anima è costituita da un materiale leggero, come schiuma (PVC, Corecell), balsa o nido d'ape (Nomex). La balsa è apprezzata per il suo costo contenuto e la sua resistenza alla compressione. In corrispondenza dei punti di fissaggio degli accessori, si utilizzano anime in metallo o legno duro per garantire una maggiore resistenza allo schiacciamento.
Processi di Lavorazione
La costruzione a sandwich prevede diverse fasi di lavorazione, tra cui:
- Preparazione dello Stampo: Lo stampo definisce la forma finale della struttura.
- Applicazione della Prima Pelle: Si applica il primo strato di materiale composito sullo stampo.
- Posizionamento dell'Anima: L'anima viene posizionata sulla prima pelle e fissata con resina o adesivi.
- Applicazione della Seconda Pelle: Si applica il secondo strato di materiale composito sull'anima.
- Infusione Sotto Vuoto (opzionale): Questo processo permette di impregnare le fibre con la resina in modo uniforme, migliorando le caratteristiche meccaniche della struttura.
- Polimerizzazione: La resina viene fatta indurire per dare rigidità alla struttura.
- Rimozione dallo Stampo: La struttura viene rimossa dallo stampo e rifinita.
Applicazioni della Costruzione Sandwich
La costruzione a sandwich è ampiamente utilizzata nella cantieristica navale per la realizzazione di:
- Scafi: In particolare per imbarcazioni da regata e multiscafi, dove la leggerezza e la rigidità sono fondamentali.
- Ponti: La maggior parte dei ponti degli yacht da crociera prodotti in serie sono realizzati in sandwich.
- Sovrastrutture: Tettoie e altre sovrastrutture beneficiano della leggerezza e dell'isolamento offerti dalla costruzione a sandwich.
Considerazioni sulla Progettazione
Nella progettazione di un'imbarcazione con costruzione a sandwich, è importante considerare:
- Distribuzione dei Carichi: La struttura deve essere progettata per resistere alle sollecitazioni previste, tenendo conto della distribuzione dei carichi e dei punti di fissaggio.
- Scelta dei Materiali: La selezione dei materiali deve essere effettuata in base alle prestazioni desiderate e al budget disponibile.
- Dettagli Costruttivi: È fondamentale curare i dettagli costruttivi per evitare punti deboli e garantire la durabilità della struttura.
- Accessibilità per le Riparazioni: La progettazione deve prevedere un'adeguata accessibilità alle aree critiche per facilitare le ispezioni e le riparazioni.
Costi
Il costo di uno scafo finito pronto da girare si aggira intorno ai 5000€, escluso lo scalo, che varia a seconda delle preferenze costruttive.
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