Meccanica Magazine n. 4

Materiali compositi
alla conquista
dello spazio
meccanica magazine
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ITA
Il 30 ottobre 2022 si è tenuto il kick-off meeting di ENCOMPASS
(Design of Enhanced Metal Matrix Composites for Additive
Manufacturing of Space Structures) progetto biennale finanziato
dall’Agenzia Spaziale Europea (ESA) e coordinato dal Dipartimento di
Meccanica del Politecnico di Milano.
Il consorzio comprende aziende leader nel campo aerospaziale e
dell’additive manufacturing (AM), tra cui Leonardo, Thales Alenia
Space, Lukasiewicz Institute of Aviation, Beamit e Politecnico
di Torino. L’obiettivo principale di ENCOMPASS consiste nella
progettazione di nuovi materiali compositi a matrice metallica
(MMC) con elevate prestazioni meccaniche e ottima processabilità
con processi additivi.
Gli MMC sono materiali costituiti da una matrice metallica e da un
rinforzo che può essere costituito da particelle, fibre corte, whisker
o fibre continue. La fase di rinforzo ha caratteristiche fisiche,
chimiche e meccaniche che differiscono ampiamente dalla matrice,
fornendo proprietà funzionali o strutturali migliorate al metallo di
base. La frazione di rinforzo può essere adattata in base ai requisiti
specifici dei prodotti, per privilegiare proprietà specifiche del
materiale, ad esempio rigidezza, resistenza meccanica o tenacità a
frattura. Pertanto, varie combinazioni di matrici e rinforzi possono
creare sinergie a livello microstrutturale, fornendo agli MMC una
migliore combinazione di proprietà, rendendoli adatti all’uso nel
settore aerospaziale e in applicazioni estreme.
Nonostante la loro attrattività, gli MMC hanno alcune limitazioni,
soprattutto in termini di lavorabilità, formabilità e saldabilità.
L’AM si rivela una tecnologia adatta a superare questi problemi.
Infatti, i processi AM consentono di produrre componenti finiti
o semifiniti, riducendo così notevolmente le lavorazioni poststampa.
Inoltre, sfruttando una strategia di deposizione strato per
strato, i processi AM aprono nuove opportunità per produrre parti
con una forma complessa senza precedenti, includendo anche
strutture reticolari o frutto di una ottimizzazione topologica.
Pertanto, la combinazione di geometrie alleggerite ed elevata
resistenza specifica degli MMC può aprire nuovi scenari per la
progettazione di componenti per applicazioni aerospaziali ad
elevate prestazioni. Infine, un’attenta progettazione degli MMC,
sia in termini di matrice che di particelle di rinforzo, non solo può
portare al miglioramento delle proprietà strutturali e funzionali del
materiale, ma può anche migliorare la processabilità del materiale
con tecnologie AM, riducendo la suscettibilità alle cricche a caldo
delle leghe. Le attività riguardanti la progettazione e lo sviluppo dei
nuovi MMC e dei trattamenti termici post-stampa saranno guidate
dal Prof. Riccardo Casati (Coordinatore del Progetto ENCOMPASS)
della sezione Materiali. Il Prof. Stefano Beretta (Project Manager
dell’unità PoliMi) e il Prof. Luca Patriarca della sezione Costruzione
di Macchine lavoreranno a fianco di Leonardo e Thales Alenia Space
alla progettazione dei dimostratori e alla caratterizzazione delle loro
proprietà meccaniche.