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sempre maggiore richiesta nel mondo. Se
negli anni settanta la percentuale di materiali
compositi utilizzati nei veicoli era
dellʼ1%, già alla fine degli anni Novanta il loro
impiego era arrivato allʼ11%. Oggi la percentuale
è cresciuta arrivando al 40%.
La stessa Alenia ha assistito e partecipato a
questo percorso di mutamento. Tale percorso
appare evidente mettendo a confronto
uno tra i primi aerei a far uso di materiali innovativi,
il B767, in cui la presenza di carbonio
era limitata ad alcuni pannelli, con il moderno
787 in cui i materiali compositi, soprattutto
in fibra di carbonio, rappresentano
più della metà del veicolo.
Un così massiccio impiego di tali materiali si
spiega con i numerosi vantaggi che si accompagnano
al loro utilizzo. per esempio
pesano fino al 45% in meno di strutture in
metallo progettate con gli stessi requisiti,
sono resistenti alla corrosione, le parti in
composito possono essere fabbricate in
maniera integrata riducendo il numero di
giunzioni, hanno un basso coefficiente di dilatazione
termica e una buona resistenza
allʼimpatto.
A fronte di tanti vantaggi vi è però anche
una serie di problematiche: costi elevati,
possibile emissione di fumi tossici, costo e
complessità dei processi di fabbricazione,
grandi quantità di sfridi (generati nelle operazioni
di taglio e stratificazione) e infine
elevati costi di smaltimento. Proprio a questi
ultimi due punti è rivolto il progetto (con il
quale Alenia si è aggiudicata il Premio Innovazione
2009) presentato dal relatore.
Lʼidea è quella di riciclare gli scarti derivanti
dai cicli di lavorazione di materiali compositi
preimpegnati. Si tratta di materiali che non
finiscono effettivamente nel componente
che si sta realizzando e che erano destinati
alla discarica. La soluzione riguarda un processo
per la trasformazione degli sfridi di
materiale pre impregnato a fibra continua
(unidirezionale e tessuto) in un materiale
sempre preimpregnato a fibre spezzate di
lunghezza tale da mantenere specifiche
proprietà meccaniche con caratteristiche
quasi isotropiche.
Le peculiari caratteristiche del materiale derivato
dal processo di trasformazione permettono
la stratificazione, la formatura e la
polimerizzazione con la convenzionale tecnologia
dei preimpregnati classici.
* * *
Un interessante lavoro riguardante lʼevoluzione
dei materiali ecosostenibili nellʼauto è
stato presentato da Andrea Pipino (Centro
Ricerche Fiat). Negli ultimi anni la ricerca si
è indirizzata verso lo sviluppo di materiali
compositi con contenuto vegetale e matrici
polimeriche di origine biologica da fonti rinnovabili
che potranno avere un forte impatto
sui veicoli del futuro.
In tal senso il Centro Ricerche Fiat è fortemente
impegnato, anche attraverso una fitta
rete di collaborazioni a livello europeo e
con importanti enti di ricerca e aziende del
settore, a indagare le possibili applicazioni
degli eco-materiali e valutarne gli aspetti
tecnici ed economici. Il compito è quello di
monitorare il mercato dei biomateriali attraverso
contatti con i maggiori produttori e
centri di ricerca europei, per testarne le caratteristiche
tecniche e la lavorabilità attra-
verso specifiche realizzazioni
di componenti vettura.
La presentazione è poi proseguita
con una panoramica storica
sullʼutilizzo dei biomateriali nellʼauto. Lʼidea,
infatti, non è nuova: negli anni Quaranta
Henry Ford aveva realizzato un primo prototipo
di vettura ecosostenibile (Soybean
Car), le cui finiture interne e i pannelli della
carrozzeria erano realizzati con materiali di
origine vegetale. Gli eventi bellici e il successivo
prevalere dellʼindustria siderurgica
non avevano permesso lʼindustrializzazione
di quella vettura.
Solo a partire dagli anni Settanta si riparla di
materiali di origine vegetale sullʼauto con
lʼintroduzione dei pannelli in Wood-Stock
(pannelli per interni con forme relativamente
semplici), ma più per una questione legata
alla riduzione costi che a una sensibilità ambientale.
Alla fine degli anni Ottanta si iniziano
a indagare molti tipi di fibra vegetale per
usi tecnici, metodi e tecnologie per la realizzazione
di compositi con matrice plastica
rinforzata con fibra vegetale e le applicazioni
su vettura compaiono nella seconda metà
degli anni Novanta.
Nel 2003 Toyota è la prima a utilizzare una
bioplastica su vettura. Il coperchio del vano
ruota e i tappeti della Raum sono realizzati
in PLA e kenaf. Oggi i biopolimeri sono una
classe di materiali molto promettenti che, in
futuro, potranno sostituire componenti auto
realizzati con plastiche tradizionali.
In generale, dal punto di visto tecnico, sono
materiali molto versatili e alcune limitazioni
(per esempio le temperature di utilizzo)
stanno per essere superate grazie alla ricerca.
Dal punto di vista economico, sono materiali
che devono ancora trovare una loro
dimensione di mercato per poter competere
con i materiali derivati dal petrolio.
* * *
● materiali e applicazioni ●
Concludiamo con lʼintervento di Fernando
Bianchetti (Alenia Aeronautica),
che ha parlato dellʼevoluzione dei
materiali ecosostenibili in aeronautica.
La crescente attenzione da parte della comunità
mondiale per gli aspetti ecologici dei
prodotti presenti sul mercato sta riscuotendo
sempre maggiore interesse anche per le
applicazioni del mondo aeronautico. La necessità
di rendere i processi più “verdi” impone
delle nuove sfide tecnologiche, sopratutto
legate al fatto che si stanno utilizzando
nuovi materiali come la fibra di carbonio.
Questo sta facendo sì che le aziende produttrici
debbano confrontarsi con questo tema
e trovare soluzioni appropriate anche
per rimanere competitive sul mercato.
Gli argomenti di maggiore interesse dal
punto di vista ecologico per il settore aeronautico
sono i seguenti: miglioramento delle
sostanze maneggiate e utilizzate ai fini di tutelare
la salvaguardia della salute dei lavoratori;
riciclo degli scarti di lavorazione e riutilizzo
dei materiali; ottimizzazione dei processi
al fine di ridurre il consumo energetico;
trattamento dei materiali e delle sostanze
dellʼaeroplano alla fine del ciclo di vita.
In particolare, relativamente a questʼultimo
punto, può essere sottolineato come nei
prossimi 20 anni allʼincirca 6000 aeroplani
dovranno essere dismessi ad un rateo di
circa 300 aeroplani allʼanno. In funzione di
ciò risulta chiaro come occorra una procedura
“eco-sostenibile”, nel senso che fin
dalle fasi di progettazione deve essere tenuto
in conto che il disassemblaggio del velivolo
a fine vita deve essere facile da effettuare
e i materiali devono essere riutilizzabili.
Si deve puntare a ridurre il consumo di
energia durante tutte le fasi di processo dalla
fabbricazione al disassemblaggio. Il velivolo
deve avere una bassa impronta ambientale
dallʼinizio dellʼesercizio fino al termine
del ciclo di vita. Una delle maggiori difficoltà
sta nel riciclo dei materiali compositi.
Alcune tecnologie di riciclo sono disponibili,
ma non ancora industrializzate.
Attualmente sono in corso varie ricerche mirate
al recupero di materiali compositi e la
tecnologia più diffusa per il recupero delle fibre
di carbonio polimerizzata è la pirolisi. Si
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