Materiali e processi nano-migliorati aprono il mercato a componenti potenziati
Le nanotecnologie offrono notevoli vantaggi in termini di prestazioni per i materiali e i processi di fabbricazione. Per migliorare le parti termoplastiche e metalliche usando i nanomateriali, tre lavorazioni di base del materiale risultano molto promettenti: stampaggio per iniezione usando mescole madre di termoplastiche, pastiglie madre per la colata metallica e polveri nano-strutturate per i rivestimenti metallici. Il progetto IZADI-NANO2INDUSTRY (Injection moulding, casting and coating PILOTS for the production of improved components with nanomaterials for automotive, construction and agricultural machinery) ha presentato tre linee pilota, che fabbricano tutte componenti reali (montanti centrali in termoplastica per le automobili e piatti oscillanti e teste portavalvole in metallo per motori idraulici), per studiare queste strategie presso strutture esistenti. Il progetto ha avuto successo nel portare su scala industriale la fabbricazione dei nuovi materiali e anche dei processi, riducendo il numero delle fasi di produzione (abbassando i costi), oltre a rendere più ecologico il processo, pur mantenendolo sicuro. Prove con nanomateriali per termoplastiche e parti metalliche Spiegando la nascita del progetto, la coordinatrice dott.ssa Cristina Elizetxea Ezeiza dice, «IZADI-NANO2INDUSTRY si basa sui risultati di precedenti progetti finanziati dall’UE, inclusi Plast4Future, EFEVE, OFIENGINE ed EXTREMAT. Nel corso degli anni molti di noi che eravamo coinvolti ci siamo convinti che alcuni risultati potevano essere trasferiti dal laboratorio al mercato e abbiamo quindi creato le linee pilota». Con il progetto ESTCRATCH (Paesi Baschi, Spagna), termoplastiche rinforzate con nanomateriali (basati su mescole madre) e superfici nanotesturizzate sono state inserite negli stampi di iniezione per montanti centrali (per automobili) offrendo migliori proprietà antigraffio e una migliore estetica. Il progetto pilota HARDCAST (Lombardia, Italia) ha aggiunto nano-rinforzi mediante pastiglie madre in un nuovo processo di colata a gravità, sicuro e a basso costo, incrementando le proprietà di durezza, durata ed elasticità dei piatti oscillanti nei motori idraulici. Infine, il progetto pilota TRIBONANO (Emilia Romagna, Italia e Paesi Baschi, Spagna) ha usato polveri nano-strutturate per rivestimenti metallici di cermet e la tecnologia di spruzzatura a caldo per la deposizione allo stato solido per incrementare la funzione di sigillatura, efficienza e durata delle teste portavalvole nei motori idraulici. IZADI-NANO2INDUSTRY ha scoperto che la resistenza alla graffiatura della termoplastica era superiore del 140 % rispetto agli standard attualmente disponibili, con una minima variazione in termini di lucentezza e colore. In confronto agli attuali materiali commerciali, la durezza e la durata delle parti metalliche sono state raddoppiate, con la resistenza alla trazione incrementata fino al 30 % e i coefficienti di elongazione mantenuti costanti o persino migliorati. Anche l’efficienza meccanica e la durata dei componenti finali per i motori idraulici sono state incrementate, con una riduzione sia del consumo di carburante che dei costi di manutenzione. Una delle principali scoperte del progetto, rilevante per la commercializzazione, è stata l’importanza dell’approccio con «sicurezza di natura progettuale» nel corso di tutto il ciclo di vita di materiali e processi. Come afferma Elizetxea, «Per prima cosa, dobbiamo identificare nanoforme meno pericolose. Ma dobbiamo anche fornire alle industrie gli strumenti per valutare il rischio lungo la catena di produzione, oltre a valutare costantemente l’esposizione di clienti e ambiente, per calibrare un utilizzo sicuro». Dal laboratorio al mercato IZADI-NANO2INDUSTRY apre la strada a nuove opportunità per il settore automobilistico per rispondere al mercato che richiede prestazioni ed estetica migliorate. Per i macchinari edili e agricoli, offre componenti più sottili, maggiore efficienza meccanica della trasmissione nelle macchine, minori costi di manutenzione e ridotta dipendenza dal consumo di gasolio, abbassando le emissioni di CO2. In sostanza, la gamma di possibili applicazioni è illimitata – dalle lenti dei fari per le automobili, alle turbine per l’industria idroelettrica e arrivando persino ai beni domestici (come per esempio le vasche da bagno) e ai dispositivi medicali (come per esempio ampolle per esami del sangue). Il team, insieme ai loro primi utilizzatori, sta adesso lavorando per produrre quantità industriali dei nanomateriali e per raggiungere la piena produzione dei componenti nano-migliorati studiati nel progetto. Stanno inoltre continuando a sviluppare strumenti e linee guida per l’utilizzo sicuro.
Parole chiave
IZADI-NANO2INDUSTRY, nanomateriali, automobilistico, costruzioni, macchinari agricoli, componenti, termoplastica, parti metalliche, nanoindustria, nanosicurezza, resistenza alla trazione, resistenza alla graffiatura, stampaggio a iniezione, colata, rivestimento
