Negli ultimi anni, i compound termoconduttivi ad alte prestazioni hanno trovato crescente impiego in applicazioni dove è richiesta una gestione efficiente del calore, senza rinunciare alla leggerezza, alla libertà progettuale e alla producibilità tipiche dei materiali termoplastici.

Dopo un decennio di sviluppo e consolidamento industriale, questi materiali sono oggi presenti nei cataloghi dei principali produttori di compound tecnici, con gradi specifici destinati allo stampaggio a iniezione per componenti ad alte prestazioni in ambito elettronico, automotive, industriale e HVAC.

Tuttavia, l’adozione dei compound termoconduttivi richiede un approccio progettuale diverso rispetto ai materiali metallici convenzionali come l’alluminio o il rame. Persistono infatti ancora numerosi falsi miti e incomprensioni tecniche che possono compromettere l’efficacia delle soluzioni proposte.

I principali errori da evitare nella scelta di un compound termoconduttivo

Errore 1: aspettarsi prestazioni identiche a quelle dei metalli

Una delle convinzioni più comuni è ritenere che un compound termoplastico ad alta conducibilità termica debba offrire le stesse performance dei metalli in termini di trasferimento del calore.

Questa aspettativa è infondata: applicazioni reali hanno dimostrato che, nella maggior parte dei casi, i metalli sono sovradimensionati e che un buon progetto consente di ottenere risultati simili anche con materiali dotati di conducibilità dieci volte inferiore.

Ciò è particolarmente vero nei sistemi che operano in convezione naturale, dove il calore viene dissipato senza ventilazione forzata. In questi casi, la differenza prestazionale tra metallo e compound si riduce drasticamente, se supportata da un design adeguato.

Errore 2: mantenere geometrie “metal-based” non ottimizzate

Un secondo errore frequente è replicare geometrie progettate per il metallo, ad esempio nei dissipatori, senza adattarle alle caratteristiche dei compound termoplastici.

A causa della struttura composita e anisotropa dei materiali caricati (tipicamente con fibre, grafite o filler ceramici), è essenziale riprogettare il componente per ottimizzare flusso termico e integrità meccanica, introducendo elementi come:

• nervature di rinforzo
• spessori variabili
• raccordi ampi per ridurre stress
• ottimizzazione FEM per orientamento delle fibre

Capire e sfruttare le proprietà dei compound termoconduttivi

Anisotropia e progettazione consapevole

I compound termoplastici termoconduttivi non sono omogenei: la loro struttura anisotropa implica una diversa conduzione termica e comportamento meccanico in funzione dell’orientamento del materiale durante lo stampaggio.

Comprendere questo aspetto è fondamentale per evitare errori in fase progettuale e ottenere risultati affidabili. Ignorare l’anisotropia significa rischiare deformazioni, scarsa efficienza termica o perfino rotture premature.

Più che termici: proprietà meccaniche, estetiche ed elettriche

Oltre alle prestazioni termiche, questi compound offrono proprietà multiple, tra cui:

• rigidità e resistenza meccanica comparabili con gradi strutturali
• autoestinguenza per impieghi elettrici o HVAC
• resistenza elettrica o conducibilità elettrica, se richieste
• buona stabilità dimensionale anche con filler ad alta densità
• possibilità di colorazione o finiture superficiali per esigenze estetiche

Queste caratteristiche ne fanno soluzioni multifunzionali, adatte a sostituire componenti in metallo anche in ambienti complessi o normati (es. apparecchiature elettroniche, LED, carica batterie, quadri elettrici, pompe, motori elettrici).

I settori in cui i compound termoconduttivi si stanno affermando

Le applicazioni chiave includono:

Linee guida per una progettazione efficace

Per sfruttare al meglio un compound termoconduttivo ad alte prestazioni, è consigliabile:

1. Definire con precisione il fabbisogno termico e simulare il flusso di calore (CAE/FEM).
2. Scegliere il materiale corretto in base alla matrice (PA6, PPA, PPS, PEI…) e alla carica (grafite, boron nitride, allumina…).
3. Integrare funzione meccanica e dissipativa nello stesso componente, dove possibile.
4. Collaborare con il fornitore di compound per individuare il grado migliore in funzione di geometria, processo e quantità.

Conclusione: un’opportunità in crescita per la progettazione industriale

I compound termoconduttivi ad alte prestazioni non sono semplici alternative economiche ai metalli: rappresentano una nuova classe di materiali per progetti più leggeri, integrati e sostenibili.

Adottarli richiede un cambio di paradigma progettuale, ma le potenzialità sono ampie. La crescente attenzione all’efficienza energetica e alla sostenibilità ne rende l’adozione sempre più strategica.

FAQ – Domande frequenti sui compound termoconduttivi

1. Qual è la differenza tra un compound termoconduttivo e un metallo in dissipazione termica?
   Un compound ha una conducibilità inferiore, ma può essere ottimizzato a livello di forma e progetto per compensare. Inoltre, è più leggero e lavorabile.
2. Quando conviene usare un compound termoplastico rispetto all’alluminio?
   Quando si vuole integrare più funzioni (termiche, meccaniche, estetiche), ridurre peso e complessità, o evitare lavorazioni post-stampaggio.
3. I compound termoconduttivi sono riciclabili?
   Sì, essendo termoplastici, possono essere rielaborati, a differenza dei termoindurenti. Tuttavia, il grado di riciclabilità dipende dal tipo di filler e dalla purezza del flusso di rientro.

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Se stai progettando componenti per applicazioni che richiedono gestione termica avanzata, potresti valutare l’introduzione di un compound termoconduttivo ad alte prestazioni. Un’analisi preliminare con il tuo fornitore o partner tecnico può aiutarti a evitare errori e ottimizzare il ciclo produttivo. Contattaci qui.