I materiali riciclati nella pratica  Quando la plastica riciclata diventa un vantaggio

Per un produttore di sistemi di accumulo di energia, Formary ha sviluppato un componente in ABS riciclato. Questo esempio dimostra che, quando applicazione, design e processo si integrano perfettamente, i materiali riciclati possono essere molto più di un semplice sostituto sostenibile. 

Nel settore della lavorazione delle materie plastiche, i materiali riciclati sono oggetto di discussione soprattutto per quanto riguarda il loro prezzo. Sono considerati un’alternativa sostenibile alla materia prima vergine, ma spesso risultano più costosi da acquistare, hanno una disponibilità più variabile o richiedono una lavorazione più complessa. Per molte aziende ciò comporta un conflitto di obiettivi: la quota di materiale riciclato deve aumentare, ma la redditività deve essere garantita.

Dal punto di vista produttivo, tuttavia, questa visione risulta troppo limitata. Non è determinante solo il costo di un chilogrammo di plastica riciclata. Occorre invece considerare le prestazioni del componente finito, le modalità di produzione e i costi che si generano nelle fasi di progettazione, produzione, montaggio, movimentazione e funzionamento.

È proprio qui che la plastica riciclata può mettere in luce i propri punti di forza. Infatti, i materiali riciclati non sono solo un materiale sostitutivo. Se utilizzati correttamente, offrono l’occasione per ripensare i componenti in modo olistico, mettendo in discussione materiali, processi e progettazione. Il risultato può essere una serie di soluzioni più leggere, funzionali, economicamente efficienti e sostenibili.

Ecco cosa devono tenere presente i trasformatori quando utilizzano materiali riciclati

I materiali riciclati si differenziano da quelli vergini in termini di lavorazione. A seconda della provenienza, del lotto e del trattamento, possono variare il colore, la fluidità, le proprietà meccaniche o la qualità della superficie. Soprattutto nella termoformatura, ovvero nella formatura a caldo della plastica, ciò influisce direttamente sulla qualità dei componenti.

Se le proprietà dei materiali variano, il progetto, lo stampo e il processo devono essere adattati di conseguenza. Ad esempio, nel caso dei materiali riciclati, raggi troppo piccoli, elevati gradi di formatura o superfici a vista particolarmente esigenti possono causare più rapidamente assottigliamenti, bolle, difetti superficiali o un aumento degli scarti.

Le bolle e i difetti superficiali nei componenti realizzati con materie plastiche riciclate sono solitamente causati da inclusioni di umidità, impurità del materiale (macchie) o prodotti di decomposizione volatili. Questi difetti compromettono drasticamente l'aspetto estetico e la resistenza.

Ciò non significa che i materiali plastici riciclati non siano adatti. Significa semplicemente che devono essere presi in considerazione sin dalle prime fasi dello sviluppo.

Il prezzo al chilo non è determinante ai fini della redditività

Chi confronta i materiali riciclati solo con quelli vergini spesso utilizza un criterio di valutazione errato. Il prezzo del materiale è importante, ma non è l’unico fattore che determina se un componente sia economicamente vantaggioso. 

Nella produzione entrano in gioco anche altre questioni:

• È possibile alleggerire il componente?
• Si può produrre in modo più semplice?
• È possibile ridurre i costi degli utensili?
• L'installazione diventerà più semplice?
• Le caratteristiche tecniche, come l'isolamento, il peso o la maneggevolezza, migliorano?
• È possibile ridurre i tempi di consegna grazie alla disponibilità di un processo adeguato o di un partner di produzione locale?

Chi considera i materiali riciclati solo come un sostituto diretto dei prodotti nuovi, perde delle opportunità. Infatti, essi possono costituire il punto di partenza per rivalutare materiali, processi e progettazione, sviluppando così soluzioni non solo più sostenibili, ma spesso anche economicamente più vantaggiose.

Alloggiamento della batteria realizzato al 100% con ABS riciclato

Un progetto di Formary in collaborazione con Naext, un produttore tedesco di sistemi sostenibili di accumulo di energia, dimostra quanto possa essere grande questo potenziale. L’azienda utilizza batterie di seconda vita provenienti da veicoli elettrici, le ricondiziona tecnicamente e le riutilizza in sistemi di accumulo fissi. Il suo obiettivo è quello di prolungare la vita utile delle risorse esistenti e di contribuire alla transizione energetica.

Nel progetto è emersa tuttavia un’incongruenza fondamentale: le coperture protettive dei sistemi di batterie utilizzate erano originariamente realizzate in alluminio primario. Dal punto di vista funzionale, il materiale adempiva al proprio scopo, ma era pesante, relativamente costoso e la sua produzione richiedeva un elevato consumo energetico. Di conseguenza, una componente essenziale del sistema era in contrasto con l’obiettivo di sostenibilità del prodotto.

L'obiettivo era quello di sviluppare un'alternativa in grado di soddisfare contemporaneamente diversi requisiti:

• Protezione dal contatto con parti sotto tensione
• Protezione dalla polvere e dagli agenti atmosferici
• elevate proprietà isolanti
• peso ridotto
• tempi di sviluppo brevi
• e l'utilizzo di un materiale più sostenibile

La soluzione: un sistema di termoformatura in due parti realizzato al 100% con ABS riciclato.

Da un componente in alluminio a una soluzione a base di materiale plastico riciclato

All’origine del progetto c’era il desiderio di utilizzare materiali riciclati e di attuare così in modo coerente l’impegno per la sostenibilità. Ciò ha portato a una rivalutazione radicale: l’alluminio è davvero il materiale giusto? La risposta è stata chiaramente no. Il passaggio dall’alluminio alla plastica è stato solo una parte del lavoro.

Formary ha sviluppato, in collaborazione con Naext, una soluzione di alloggiamento completamente nuova, sostituendo sistematicamente l’alluminio (a sinistra) con ABS riciclato (a destra). Il progetto è stato specificatamente concepito in modo tale che:

• Il coperchio e la parte inferiore possono essere realizzati con un unico utensile combinato

• è necessario un solo strumento

• Ridurre i tempi di produzione e i costi di investimento

Fonte: www.formary.de

È stato fondamentale ripensare il componente dal punto di vista della tecnologia di produzione. In collaborazione con Naext, Formary ha sviluppato una soluzione di alloggiamento imbutito in ABS riciclato, in cui il coperchio e la parte inferiore possono essere prodotti con uno stampo combinato, noto anche come stampo multi-uso. In questo modo è stato necessario un solo stampo, riducendo così i costi di investimento e gli oneri di produzione.

Il risultato è stata una soluzione adatta alla produzione in serie, realizzata in plastica riciclata, che presenta numerosi vantaggi: peso ridotto, migliori proprietà isolanti, maggiore facilità di manipolazione, minore consumo energetico nella produzione e costi inferiori. Allo stesso tempo, il progetto è stato realizzato rapidamente nonostante le scadenze serrate, anche grazie al contributo di un partner di produzione regionale della rete Formary.

Il materiale riciclato non implica automaticamente un compromesso

L'uso della plastica riciclata è spesso associato a delle limitazioni. Il progetto, tuttavia, mostra una realtà diversa. La scelta di utilizzare materiale riciclato ha portato a un passaggio completo dall’alluminio alla plastica, con evidenti vantaggi. Il materiale riciclato non aveva nulla da invidiare all’ABS vergine e ha integrato i vantaggi tecnici con un valore aggiunto ecologico.

È fondamentale non considerare il materiale riciclato come alternativa solo alla fine del processo di sviluppo. Chi analizza sin dalle prime fasi quali caratteristiche siano realmente necessarie al componente, quali materiali e processi siano adatti e come debba essere progettato lo stampo, può sfruttare molto meglio il potenziale. In questo modo può emergere che non solo sia opportuno utilizzare il materiale riciclato al posto di quello vergine, ma anche adottare un approccio completamente diverso in termini di materiali.

Naturalmente permangono alcune sfide. I materiali riciclati possono presentare una minore uniformità in termini di colore, superficie e comportamento di lavorazione rispetto ai materiali vergini. Per i componenti a vista altamente lucidi, le specifiche cromatiche rigorose o le applicazioni meccaniche particolarmente critiche, è quindi necessario verificare con attenzione se il materiale riciclato sia idoneo o se sia più opportuno ricorrere a soluzioni ibride.

Conclusione: i materiali riciclati sono una questione di ingegneria

Le nuove normative e leggi aumentano la pressione affinché i prodotti in plastica siano progettati in modo più sostenibile e si ricorra maggiormente ai materiali riciclati. Tuttavia, il loro successo nella pratica industriale non dipende solo dall’approvvigionamento, ma anche dalla fase di sviluppo.

Chi tiene conto fin dall’inizio delle materie plastiche riciclate ripensa i componenti – e in questo modo può trovare soluzioni più leggere, più funzionali, disponibili più rapidamente e che consentono un uso più parsimonioso delle risorse. Ciò richiede una conoscenza approfondita dei materiali e competenze nella produzione. I materiali riciclati non sono quindi solo una questione di sostenibilità. Sono una questione di ingegneria.