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FP6

TOPPCOAT — Risultato in breve

Project ID: 516149
Finanziato nell'ambito di: FP6-AEROSPACE
Paese: Germania

Rivestimenti protettivi potenziati per i motori a reazione

La maggior parte dei grossi velivoli commerciali viene alimentata da enormi motori a turbine a gas. I finanziamenti UE hanno consentito agli scienziati di sviluppare rivestimenti protettivi potenziati e più efficienti per le turbine a gas per ridurre i costi di produzione e manutenzione.
Rivestimenti protettivi potenziati per i motori a reazione
I grandi oggetti dalla forma a ventilatore sulla parte esterna di un aeroplano sono i componenti per la presa d'aria chiamati anche compressori. Dopo il compressore è presente una camera di combustione dove il carburante viene bruciato per creare gas molto caldo.

Quando questo gas caldo passa attraverso la turbina (che ha diverse pale, simili al compressore della presa d'aria), la forza rotazionale creata è talmente potente da sollevare l'aereo e il relativo contenuto.

Date le condizioni estreme a cui sono esposte le pale delle turbine, le pale vengono protette applicando un rivestimento a barriera termica (TBC). Normalmente il TBC viene applicato tramite spruzzatura al plasma (APS) o deposizione fisica in fase di vapore per mezzo di fascio elettronico (EB-PVD).

La APS è un processo relativamente semplice ed economico. Il materiale da applicare viene "sciolto" in un getto al plasma e depositato a spruzzo in gocce liquefatte sul substrato a temperatura e pressione ambiente.

EB-PVD è un processo complicato e costoso che prevede l'uso di elettromagneti e di una speciale camera pressurizzata. Ciononostante, viene spesso usato nell'industria aerospaziale perché la deposizione controllata di strutture a colonna tridimensionali (3D) offre una maggiore tolleranza alla deformazione e affidabilità.

Gli scienziati europei hanno identificato gli obiettivi di un potenziamento del processo APS e del rivestimento ottenuto, sviluppando tecnologie di rivestimento alternative a EB-PVD e sviluppando materiali di rivestimento innovativi. I finanziamenti UE del progetto Toppcoat ("Towards design and processing of advanced, competitive thermal barrier coating systems") hanno offerto loro questa possibilità.

Il consorzio Toppcoat ha sviluppato precisi meccanismi di controllo della temperatura del substrato e una nuova tecnologia APS che ha portato alla deposizione di strutture superficiali controllate e ad un'aderenza migliore. Questi miglioramenti potrebbero rendere APS un'alternativa molto più interessante rispetto alla costosa EB-PVD. Gli studi hanno inoltre indicato molti altri processi in grado di depositare rivestimenti efficienti ed estremamente tolleranti alla deformazione.

L'equipe di ricerca ha inoltre sviluppato nuovi TBC, incluso un rivestimento a sensori APS in grado di rilevare lo spessore, oltre a temperatura e invecchiamento.

La ricerca Toppcoat ha condotto numerosi progressi nelle tecnologie di rivestimento e nei materiali di rivestimento per l'applicazione TBC nel campo della produzione di turbine a gas per l'azienda aerospaziale. Queste innovazioni possono potenziare le prestazioni riducendo i costi di produzione e manutenzione, offrendo un vantaggio competitivo notevole ai produttori europei.

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