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Le applicazioni dei materiali compositi

Introduzione

I materiali compositi fanno parte oramai della nostra vita comune, infatti sono presenti un pò ovunque. Di seguito vedremo le categorie e applicazioni attualmente più conosciute.

Iniziamo con evidenziare i vantaggi principali di questa tecnologia, per poi mostrare i vari settori di applicazione

Descrizione

Come è facile intuire, la robustezza, leggerezza dei compositi e la possibilità di realizzare forme complesse ha consentito di realizzare, e sostituire particolari metallici strutturali e non, in varie applicazioni. Consentendo così un risparmio di peso e dimensioni, non ottenibili con altre tecnologie esistenti.

In generale vengono utilizzati quando è richiesto il contenimento delle masse di una struttura o di più particolari, pur mantenendo un elevata integrità strutturale, nonché la possibilità di realizzare particolari molto integrati e di dimensioni ridotte.

Questi tecnologia ha lo svantaggio del costo di realizzazione, più elevato se paragonato ad altri metodi e materiali costruttivi più tradizionali.

Di seguito elenco riassuntivo dei settori principali che ne fanno impiego.

Settore aeronautico e aerospaziale

Trovano largo impiego nel settore, sia su particolari strutturali, che non, in velivoli ad ala fissa ed ad ala rotante.
Infatti vengono realizzate in materiale composito fusoliere, strutture alari, appendici aerodinamiche, serbatoi, pannellature interne ed esterne, eliche, pale rotore e tanti altri particolari.
Per le parti strutturali si fa largo utilizzo di tessuti in fibra di carbonio, le eccellenti caratteristiche meccaniche, unite ad un ottima leggerezza, ne fanno il il materiale principe per questo settore.

Dal punto di vista dell’innovazione il settore aerospaziale è forse più importante di quello aeronautico. Anche qui l’esigenza del contenimento delle masse è molto sentito.
Sono utilizzati nella realizzazione dei lanciatori spaziali e nei satelliti. Trovano largo impiego sia la fibra di carbonio che quella di vetro.

Competizioni Motoristiche

Le autovetture di Formula Uno hanno un telaio monoscocca realizzato totalmente in materiale composito.

Anche le appendici aerodinamiche, i braccetti delle sospensioni, i cerchioni delle ruote, i dischi dell’impianto frenante nonché il volante computerizzato, sono realizzati in materiale composito.
Anche in questo caso, dove il costo non è il parametro più rilevante, la fibra di carbonio la fa da padrone.
Spesso la trama di carbonio viene lasciata a vista, infatti è considerata in generale, molto bella esteticamente.
Anche nelle moto in diversi casi, si realizza il telaio in materiale composito, anche in questo caso in fibra di carbonio.

Autovetture di alto livello(Top Car)

Tutti quanti siamo a conoscenza del fatto che autovetture classificate come top-car o dream-car, spesso sono costruite in materiale composito.
La maggior parte di esse, risulta di fabbricazione italiana e tedesca, fanno largo utilizzo di tecnologie sviluppate nel settore Formula 1, valgono quindi gli stessi concetti espressi di sopra.

Settore Nautico

Il settore nautico è quello dove probabilmente i materiali compositi vengono impiegati in maggior quantità a livello produttivo, si utilizza principalmente la fibra ed il tessuto di vetro, garantendo così dei costi produttivi contenuti. In questo caso il requisito leggerezza è meno sentito rispetto ad altre applicazioni citate in precedenza.
Molti processi produttivi sono stati sviluppati proprio in questo settore e specificamente per la realizzazione degli scafi di piccole e medie imbarcazioni.
Altri particolari importanti in composito del settore sono, gli alberi delle barche a vela(mast).

Settore Elettronico

I dispositivi elettronici fanno parte della nostra vita quotidiana(smartphones, personal computer, tablet, TV, etc).
Generalmente, in ogni dispositivo è presente una o più schede elettroniche, realizzate con un circuito stampato sul quale sono montati e saldati i vari componenti elettronici.
Proprio il circuito stampato(PCB), è il tipico esempio di laminato in materiale composito.

Caschi protettivi(moto,auto, aereo)

Questo importante dispositivo di sicurezza viene sempre più spesso realizzato in materiale composito. In particolare la calotta protettiva. Risultando così più leggero e strutturalmente solido, di un casco realizzato con polimeri termoplastici.
Nei prodotti per moto a costo contenuto, viene utilizzata la fibra di vetro, salendo di prezzo si trovano prodotti in fibra di carbonio e aramidica. Quest’ultima anche se tra le più costose da lavorare, risulta più leggera e con la migliore resistenza agli urti.
I caschi di volo per aerei ed elicotteri e gli elmetti militari, sono realizzati con struttura ibrida carbonio-aramidica.

Generatori eolici

In questa applicazione l’utilizzo dei materiali compositi riguarda fondamentalmente la fabbricazione delle pale dell’aerogeneratore.
Le importanti dimensioni di tali componenti ed i carichi meccanici a cui sono sottoposti, richiedono standard qualitativi di realizzazione molto elevati.
I materiali compositi oltre a rispettare tali requisiti, consentono anche di mantenere il requisito di leggerezza, aumentando così l’efficienza totale dei sistemi.

Attrezzature per Attività Sportive e Ricreative

Per elencare e descrivere questo settore di applicazione sarebbe necessario un libro solo per questo.

Elencheremo i prodotti più noti:

  • Biciclette
  • Mazze da Golf
  • Aeromodelli ed Elicotteri Radiocomandati
  • Canne da pesca
  • Tavole da surf
  • Canoe e Kayak
  • Sci e Tavole da SnowBoard
  • Strumenti Musicali

Conclusioni

Il settore dei materiali compositi è in continuo sviluppo, le applicazioni che ne fanno utilizzo sono in continua espansione, quindi in futuro saranno sempre più presenti al posto di altri materiali come metalli, legno, plastica, etc.

 

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Questo articolo contiene un estratto del Manuale Basico sui Materiali Compositi, ulteriori informazioni e approfondimenti li troverete nella sezione dedicata del Blog.

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EB

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