Un processo di indurimento per risolvere i problemi di lavorazione
I compositi ad alta tecnologia utilizzati nell’industria aerospaziale hanno determinato un drastico potenziamento delle prestazioni e della funzionalità dei componenti degli aeromobili contestualmente alla riduzione del peso, del consumo di carburante e delle emissioni. Tuttavia, molti si interrogano se sia lecito giustificare l’utilizzo del processo di indurimento dati gli elevati consumi in termini energetici e la mancanza di un controllo adeguato sui parametri di lavorazione. Lo sviluppo di un software di ottimizzazione basato sulla conoscenza nell’ambito del progetto OPTO-CLAVE, finanziato dall’UE, garantisce ai produttori di componenti compositi strutturali di elevata qualità un utilizzo più efficace e funzionale delle autoclavi. Metodi numerici in grado di descrivere il comportamento dei materiali, come ad esempio la cinetica di indurimento dei sistemi di resina studiati, unitamente a una nuova metodologia che consente di determinare la temperatura di transizione vetrosa, rappresentano elementi fondamentali per i componenti di identificazione del sistema. Queste risorse prendono in considerazione le dimensioni dell’autoclave, la geometria delle parti composite, le specifiche dei materiali, i modelli di stato dei materiali e i dati reali sulla temperatura ricavati da preziose esecuzioni. Il modulo di identificazione del sistema calcola quindi l’algoritmo di scambio di calore dell’autoclave necessario per la successiva fase di ottimizzazione. Si prevede che il modello di scambio di calore verrà commercializzato come componente indipendente destinato principalmente al settore automobilistico e dell’energia eolica, nonché all’industria aerospaziale. La fase di ottimizzazione analizza i limiti in termini di materiali e di processi attraverso un algoritmo di ottimizzazione dei profili di indurimento, anch’esso destinato a una distribuzione commerciale come prodotto indipendente. Il software DETA-LEARN è inoltre in grado di elaborare stime relative all’utilizzo energetico di un dato ciclo. Nello specifico, l’algoritmo di ottimizzazione è in grado di calcolare cicli di indurimento alternativi che riducono i tempi di trattamento o l’utilizzo energetico oppure soddisfano determinate specifiche relative ai materiali. Nell’ambito del progetto OPTO-CLAVE, è stato creato un importante pacchetto di ottimizzazione che faciliterà il lavoro dei produttori di compositi di elevata qualità che utilizzano le autoclavi durante il processo di indurimento delle resine. L’impiego di un software per la produzione di un pannello indurito di materiali compositi garantisce una riduzione del 12 % dei tempi di indurimento e un risparmio del 16 % in termini di consumi energetici. Gli scienziati prevedono di integrare il software DETA-LEARN nel sistema di monitoraggio DETA-SCOPE (“Analisi termica dielettrica e valutazione spettroscopica delle reazioni di polimerizzazione”) realizzato da un partner che, al termine dello sviluppo, è stato commercializzato tra i produttori che si servono di processi di trattamento. La combinazione di queste due tecnologie garantirà una penetrazione istantanea nel mercato rivolta principalmente ai gruppi industriali che operano nel settore aeronautico, automobilistico e dell’energia eolica.
Parole chiave
Processo di indurimento, resine composite, aerospaziale, componenti degli aeromobili, autoclavi, cinetica di indurimento, scambio di calore
