I nidi d’ape e i materiali a nido d’ape sono usati per fabbricare pannelli sandwich con un’anima a nido d’ape che possiede un’enorme resistenza alla compressione. L’utilizzo di materiali come la carta, la termoplastica o il tessuto per il materiale dell’anima permette la produzione di strutture a nido d’ape leggere con una sostanziale resistenza strutturale indipendentemente dalla forza dei componenti dell’edificio.

Il design delle strutture a nido d’ape è paragonabile all’alveare naturale. La geometria di tali strutture varia significativamente, tuttavia tutte possiedono uno strato di celle cave tra sottili pareti verticali. Le celle sono principalmente di forma esagonale o disposte in colonne. Gli alveari sono ampiamente utilizzati in applicazioni che coinvolgono superfici piane o leggermente curve a causa di un’elevata forza specifica. La loro forza serve come ragione principale per la loro installazione diffusa nell’industria aerospaziale così come in altri settori tra cui l’imballaggio, l’arredamento, l’automobile e gli articoli sportivi.

L’uso del nido d’ape nelle strutture artificiali ha una lunga storia che risale all’antichità classica. Euclide e Zenodoro furono tra i primi matematici greci a imparare che le forme esagonali fanno l’uso più efficiente e robusto dello spazio e dei materiali. La cupola del Pantheon a Roma è un primo esempio, che utilizza strutture a nido d’ape nelle sue nervature strutturali interne. Nel 1638, Galileo iniziò una discussione sulla forza dei solidi cavi. Nel 1859, Charles Darwin notò che le strutture a nido d’ape sono ideali per risparmiare lavoro e cera. Tre tecniche fondamentali utilizzate per la produzione di strutture a nido d’ape, tra cui l’espansione, l’ondulazione e lo stampaggio, sono state sviluppate nel 1901. Hugo Junkers brevettò l’applicazione del primo nucleo a nido d’ape negli aerei nel 1915. Norman de Bruyne, dell’Aero Research Limited, raggiunse il successo iniziale nell’incollaggio strutturale di strutture a sandwich a nido d’ape nel 1938.

Tipi

Le anime a nido d’ape sono fabbricate da una grande varietà di materiali. Questi vanno dalla carta e dal cartone, utilizzati per fornire bassa resistenza e rigidità per applicazioni a basso carico, a una maggiore resistenza e rigidità per applicazioni con prestazioni migliorate, come nelle strutture degli aerei. Gli alveolari sono lavorati in strutture composite piatte o curve. Formano forme curve composte complesse senza eccessiva forza meccanica o riscaldamento.

I nuclei alveolari termoplastici sono prodotti da un processo di estrusione e tagliati a spessore. Altri tipi di alveolari fatti di carta o di alluminio seguono un processo di produzione a più fasi. Questi processi comportano la stampa di grandi fogli sottili del materiale e la loro impilatura in una pressa riscaldata per facilitare l’incollaggio. Queste fette vengono allungate ed espanse in fogli di forme esagonali continue di cellule. Le proprietà dei materiali a nido d’ape dipendono dalla dimensione delle celle, nonché dallo spessore e dalla resistenza del materiale utilizzato.

I principali tipi di nido d’ape includono:

Alluminio a nido d’ape

Questi nidi d’ape hanno il più alto rapporto forza/peso, ineguagliato da qualsiasi altro materiale strutturale. Hanno una miscela di forme geometriche di cellule e proprietà controllate dallo spessore della lamina e dalla dimensione delle cellule. L’alveolare risultante si presenta in forma di blocco non espanso e viene allungato per formare un foglio.

Gli alveolari di alluminio sono a rischio di corrosione se applicati in alcune applicazioni, come le strutture marine. Questo tipo di nido d’ape si deforma irreversibilmente all’impatto con un laminato con nucleo.

Nomex Honeycombs

I nidi d’ape Nomex sono fabbricati con carta Nomex, un tipo di carta basata su fibre di Kevlar. Queste anime a nido d’ape combinano un’alta resistenza con proprietà resistenti al fuoco e sono utilizzate nei pannelli interni degli aerei e in altri componenti ad alte prestazioni. Sono preferiti per la loro bassa densità, stabilità solida e resistenza meccanica, anche se sono più costosi di altri materiali.

Honeycombs termoplastici

Le anime alveolari termoplastiche sono leggere e facilmente riciclabili. Lo svantaggio principale è la difficoltà di creare un forte legame tra un nido d’ape e la pelle. Sono disponibili in diversi tipi:

• L’ABS offre una struttura rigida, tenacità, durezza superficiale, resistenza agli urti e stabilità dimensionale
• Il policarbonato offre stabilità ai raggi UV, buona trasmissione della luce, robusta resistenza al calore, e proprietà autoestinguenti
• Il polipropilene offre un’eccezionale resistenza chimica
• Il polietilene è un materiale economico per anime di uso generale

Nodi di acciaio inossidabile

Queste anime sono ideali per ambienti ostili e sono usate in porte e pavimenti di treni, paratie e altre aree.

Applicazioni

Le anime a nido d’ape sono applicate in una vasta gamma di settori, come quello aerospaziale, degli articoli sportivi, automobilistico e delle costruzioni. Le applicazioni includono:

• Gusci da corsa
• Plani
• Elicotteri
• Aerei a reazione
• Sottostruttura per razzi
• Tecnologia LED
• Tecnologia per altoparlanti
• Struttura specchio per telescopi struttura
• Strutture automobilistiche
• Snowboard
• Teste di carico
• Porte ferroviarie

Selezione di nidi d’ape e materiali a nido d’ape

Nella selezione di nidi d’ape e materiali a nido d’ape, considerare i requisiti specifici di prestazione. Date le loro diverse proprietà e qualità, controllare le specifiche del produttore per ulteriori dettagli sulle capacità del prodotto.

Standard

ASTM E1091 – Specifiche standard per l’anima a nido d’ape non metallica per l’uso in pannelli di protezione

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