Nuova tecnologia di saldatura per i velivoli leggeri
Le tecnologie di giunzione meccanica sono altamente radicate nel settore dell’aviazione, con una tipica fusoliera che richiede circa 50 000 rivetti applicati sulla sua superficie per unire strutture integrali. La saldatura laser è un’importante tecnologia in grado di ridurre il peso della fusoliera dell’aereo attraverso un maggiore utilizzo di alluminio, offrendo la possibilità di sostituire la rivettatura delle strutture relative agli aeromobili. All’interno del progetto EXTRA-LASER (Extrapolation and technical and economic study of a laser beam welding technology (extra-laser)), i ricercatori hanno condotto un confronto tra LBW e giunzione meccanica in termini di impatto ambientale, sicurezza, efficienza dei processi e costi di produzione delle strutture relative agli aeromobili. Le attività lavorative si sono basate sull’uso di una struttura rappresentativa di un dimostratore relativo alla tecnologia Clean Sky: un pannello piatto con quattro traversi. Dato che la maggior parte delle rotture per fatica hanno origine in corrispondenza dei fori di fissaggio inerenti alla rivettatura, la saldatura laser migliora la sicurezza complessiva della struttura. Le strutture saldate al laser hanno una tolleranza ai danni più elevata grazie a migliori proprietà dei materiali e flessibilità dei processi. Adeguate condizioni di lavorazione contribuiscono ad assicurare che le leghe metalliche abbiano una buona microstruttura, la quale influenza fortemente la formazione di porosità, resistenza alla corrosione e suscettibilità alla criccabilità a caldo. Sfruttando innovative leghe alluminio-litio per il pannello dimostratore, senza cambiare il suo design strutturale, il team ha ottenuto una struttura più leggera del 20 %. Il tempo di lavorazione della struttura saldata a laser è diminuito del 50 % rispetto alla controparte rivettata. Il nuovo processo sembra comportare un maggiore consumo di energia durante la produzione, rispetto alla struttura rivettata. Tuttavia, il peso più leggero degli aeromobili produrrà una diminuzione dei consumi di carburante. I costi di produzione sono significativamente più elevati per le strutture LBW a causa dei prezzi elevati di alluminio e litio. I risultati del progetto possono rafforzare l’utilizzo della saldatura laser come processo di produzione ecologico a basse emissioni nocive. L’incremento nell’utilizzo della saldatura LBW per strutture integrali elimina inoltre la necessità di rivettatura, molto rumorosa e monotona, contribuendo così a creare un ambiente di lavoro più tranquillo.
Parole chiave
Leggero, aereo, saldatura a raggi laser, rivettatura, alluminio, EXTRA-LASER
