Leghe leggere e metodi di saldatura
Gli aerei leggeri sono più efficienti in termini di consumo di carburante e ciò spinge i progettisti a ricercare sempre nuovi metodi per la riduzione del peso dei velivoli. Di recente, gli ingegneri si sono concentrati su nuove leghe e tecniche di saldatura. Il progetto AFSIAL (Advanced fuselage and wing structure based on innovative Al-Li alloys), finanziato dall’UE, ha messo a punto leghe e metodi validi da questo punto di vista. L’iniziativa, che fa parte del programma Clean Sky, ha abbinato i materiali più adatti a processi di saldatura ottimali allo scopo di ridurre il peso senza compromettere la robustezza. Le nuove leghe sono una combinazione di alluminio, rame e litio. Le nuove tecniche di assemblaggio prevedevano la saldatura a laser, insieme alla saldatura ibrida a laser e alla saldatura su due lati. Il gruppo di lavoro ha utilizzato i nuovi materiali e le nuove procedure nell’ambito della modellizzazione avanzata della progettazione, allo scopo di produrre e di testare pannelli di aeromobili di metallo ottimizzati. I ricercatori hanno dapprima individuato e selezionato separatamente le nuove leghe di alluminio/litio in grado di adattarsi in modo ottimale alle fusoliere e alle ali degli aeromobili. È stato scoperto che le leghe con un basso contenuto di litio presentavano la combinazione di proprietà più adatta. Nello specifico, gli sperimentatori hanno scelto la lega 2198 T8 per la fusoliera e la lega 7150 T6 per le ali. Il team ha anche redatto una serie di raccomandazioni sui processi di saldatura e di rinvenimento più appropriati per ciascuna lega. Successivamente, i ricercatori hanno messo a confronto i vari processi di saldatura a laser candidati adatti a ciascuna applicazione bersaglio, valutando aspetti quali qualità, velocità, penetrazione, apporto termico e consumo energetico complessivo. È stato quindi progettato e fabbricato un set di pannelli di aeromobili rinforzati, che comprendeva due fusoliere e due sezioni di ali curve. Il team ha esaminato il problema dell’individuazione automatica del pannello o dello svergolamento globale. Il principale traguardo raggiunto nell’ambito del progetto consisteva nella definizione e nella convalida di una procedura di ottimizzazione automatizzata in grado di garantire pannelli con spessori potenziati e altri miglioramenti. I nuovi pannelli erano pertanto caratterizzati da una riduzione del peso corrispondente generalmente al 16 %-30 % e talvolta anche fino al 50 %. Sebbene nell’ambito dell’iniziativa AFSIAL non siano state portate a termine le attività di verifica sperimentale del processo di saldatura, i lavori condotti rappresentano un importante passo avanti in termini di progettazione di aeroplani, che condurrà in futuro a una riduzione del peso e del consumo di carburante.
Parole chiave
Aeromobile, AFSIAL, fusoliera, struttura dell’ala, leghe Al-Li, saldatura a laser
