Produrre automobili e aerei più leggeri e meno inquinanti utilizzando nastri di fibra unidirezionale
Le automobili sono tra i maggiori responsabili della produzione di emissioni di gas serra, aumentando i costi sia per l'ambiente che per i produttori. Una soluzione è rendere i veicoli più leggeri utilizzando nuovi materiali come i nastri in fibra UD. Tuttavia, fino ad ora questi nastri erano costosi e difficili da produrre in quantità considerevoli. Per superare questo problema, il progetto FORTAPE, finanziato dall’UE, ha raggruppato 10 partner di 5 paesi europei a copertura dell'intera catena del valore. Le parti interessate da coinvolgere dovevano essere tante per arrivare a sviluppare nuove tecnologie integrate con l'uso più efficiente possibile di materiali ed energia e arrivare così ad adattare i nastri UD a un uso su veicoli e aeroplani. I nastri UD possono essere utilizzati per migliorare le proprietà meccaniche di una componente in plastica. Possono anche essere utilizzati per fabbricare componenti strutturali, consolidare e termoformare più strati. Difficoltà per un uso esteso Tuttavia, questo nuovo materiale ad alte prestazioni presenta alcune difficoltà per l'uso industriale più esteso, afferma la coordinatrice del progetto, Raquel Ledo Bañobre. I principali ostacoli sono l'alto consumo di risorse, i bassi tassi di automazione, un’elevata produzione di materiali difettosi e il conseguente aumento dei costi di produzione. «In termini globali, l'industria deve ridurre il peso del veicolo al fine di diminuire le emissioni di gas serra e soddisfare i requisiti dell'UE, utilizzando una soluzione economicamente efficiente», aggiunge. «Nonostante le loro enormi proprietà meccaniche e il loro potenziale di leggerezza, ci sono stati diversi problemi che dovevano essere affrontati per garantire un uso esteso nel settore». Il progetto si è concentrato su tre assi principali: produzione di nastri, produzione di componenti e modellazione di processi e componenti. Tre diverse tecnologie per l'impregnazione delle fibre sono state studiate per sviluppare il processo innovativo nella produzione di nastri UD in fibra di carbonio e fibra di vetro, con un maggiore contenuto di fibre. Riduzione drastica del prezzo FORTAPE è stato in grado di ottimizzare il processo di produzione producendo 16 nastri alla volta alla giusta larghezza. Ciò ha contribuito a ridurre notevolmente il prezzo del nastro. Un altro risultato è stato un metodo automatizzato per utilizzare i nastri UD come rinforzo in un alzacristallo. Ciò contribuirà a raggiungere i tempi di ciclo auspicati e le esigenze di volume di produzione per l'industria automobilistica. Per il settore aeronautico è stato sviluppato un processo di fabbricazione dei telai dei finestrini con nastri UD in poliammide, ignifughi. Inoltre è stato sviluppato un modello completo di nastro UD come rinforzo per prevedere le proprietà meccaniche del componente e il processo di stampaggio a iniezione. Entrambi gli aspetti sono fondamentali per introdurre nuovi materiali nel settore automobilistico. Il risultato più significativo è il risparmio di energia e di materiale. FORTAPE è stato in grado di raggiungere tutti gli obiettivi sui risparmi di materiale. L'obiettivo per le componenti aeronautiche era originariamente fissato al 75 % e ha raggiunto quasi il 92 %. Allo stesso modo, i risparmi per le componenti automobilistiche hanno raggiunto quasi il 57 % dal 40 % iniziale. Il progetto ha soddisfatto tutti gli obiettivi prefissati tranne uno per il risparmio energetico. Tutti i requisiti dell'UE sono stati soddisfatti. La fattibilità tecnica ed economica dei processi è stata dimostrata con successo. Per arrivare alla fase di implementazione industriale, saranno necessari nuovi aggiustamenti e ottimizzazioni. Bañobre prevede di continuare a esplorare le possibilità di maturare l'innovazione e di portarla sul mercato. «La riduzione ottenuta in termini di consumo energetico e di materiali consentirà alle aziende di ridurre i costi di produzione e l'impatto ambientale», conclude.
Parole chiave
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