Una produzione più economica dei compositi per aeromobili
La plastica rinforzata da fibra di carbonio (CFRP) è sempre più utilizzata nella produzione delle strutture degli aeromobili. La CFRP presenta un elevato rapporto forza/peso con conseguenti elevate prestazioni meccaniche e ridotto consumo di carburante ed emissioni limitate. Gli attuali aeromobili per viaggi a lungo raggio utilizzano strutture in CFRP prodotte principalmente con processi di fabbricazione moderni molto costosi. Il progetto "Industrialization of manufacturing technologies for composite profiles for aerospace applications" (IMAC-PRO), finanziato dall'UE, ha sviluppato catene di produzione di elementi di rinforzo in CFRP più economiche. I ricercatori si sono concentrati su due tipi di strutture di aeromobili: i correntini alari (elementi di rinforzo longitudinali) della fusoliera e telaio e travi. Sono state sviluppate tre diverse tecnologie per la pre-sagomatura dei correntini. Un processo discontinuo di pressa a caldo è stato utilizzato per la sagomatura di materiale tessile non ondulato. I ricercatori hanno inoltre sviluppato un sistema di produzione per la pre-sagomatura dei tasselli in fibra per un nastro preformato integrato realizzato con singoli tasselli tagliati da nastri di tessuto di vetro unidirezionali modellati in un rinforzo longitudinale a T. Infine, hanno sviluppato una pre-sagomatura per correntini curvi costituiti da correntini realizzati da fasce tubolari intrecciate. Sono state studiate le tecnologie di estrusione inversa e di infusione per l'indurimento dei correntini. Sebbene la tecnologia di pressatura a caldo sia abbastanza matura, la pre-sagomatura dei tasselli in fibra offre maggiori potenzialità per una produzione su larga scala, grazie ai più rapidi tempi di produzione. Per lo sviluppo della pre-sagomatura appropriata per la produzione di telai e travi, sono stati selezionati due profili pesanti, una fusoliera JF e una trave C. La tecnologia di intrecciamento unidirezionale per la produzione di compositi a base tessile è la tecnica di pre-sagomatura preferita per evitare i limiti posti dalle fibre preimpregnate, per le quali è già presente una matrice. Le pre-sagomature intrecciate unidirezionali sono prodotte con fibra di carbonio a secco. Tali pre-sagomature sono poi riempite di resina, indurite e finite. Sono stati prodotti nuovi strumenti per l'indurimento per ciascun profilo, utilizzando un'innovativa tecnologia che consente di avere un tempo di infusione molto breve prima della chiusura dello stampo per la bagnatura e l'indurimento. La tecnologia unidirezionale ha mostrato la sua elevata efficacia nella produzione di pre-sagomature curve complesse in modo economico e con scarti ridotti al minimo. I telai, i correntini e le travi sono importanti strutture leggere con rigidità e forza considerevoli, responsabili in buona parte della forma aerodinamica di un aeromobile. Una progettazione ottimizzata e una produzione economica di tali componenti, come dimostrato dal progetto IMAC-PRO, avrà un importante impatto sulla competitività del settore aerospaziale dell'Unione Europea.
