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Cheaper, Lighter, Safer Composite Materials for Aircraft Interiors

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Una nuova soluzione per gli interni degli aeromobili potrebbe renderne la produzione più pulita e meno costosa

Per soddisfare i rigorosi requisiti di peso e antincendio per gli interni degli aeromobili, l’attuale soluzione è prevede l’utilizzo di un materiale composito resistente al fuoco costituito di resina fenolica con un rinforzo in fibra di vetro. Le parti fenoliche, tuttavia, presentano numerosi svantaggi; per ovviare a questi inconvenienti, un progetto dell’UE ha trovato un’alternativa meno costosa e maggiormente ecocompatibile.

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La combinazione di resina fenolica e fibre di vetro è stata la principale soluzione adottata dall’industria aeronautica per quanto riguarda l’arredamento degli interni degli aerei. L’obiettivo del progetto IntAir, sostenuto dall’UE, era perfezionare i materiali e ampliare il processo di produzione per una nuova generazione di materiali compositi per interni di aeromobili che fossero più economici, meno pesanti e più leggeri dei materiali tossici attualmente utilizzati. Il progetto si è incentrato su un particolare tipo di materiale composito, i «preimpregnati», come il carbonio preimpregnato o il tessuto in fibra di vetro. I preimpregnati sono materiali compositi ad alte prestazioni in cui un tessuto viene impregnato di una resina termoindurente, che viene poi parzialmente curata. Il risultato è un materiale molto facile da trattare e tagliare che offre un rapporto elevato (e, pertanto, prestazioni elevate) tra fibra e polimero. Per produrre una parte finita, il preimpregnato viene normalmente steso in uno stampo e consolidato mediante calore e pressione allo scopo di curare del tutto il polimero. Le resine a base di alcool poli-furfurilico (PFA, polyfurfuryl alcohol) non sono, di per sé, nuove. «Per esempio», spiega il dott. Joe Carruthers, amministratore delegato di Composites Evolution, l’azienda che supporta il progetto IntAir, «vengono usate nel settore delle fonderie da numerosi anni e quelle per i materiali compositi sono state sviluppate da altrettanto tempo. Lavoriamo sui preimpregnati a base di PFA all’incirca dal 2010; la sfida, tuttavia, è sempre consistita nel far corrispondere i livelli di qualità (costanza) e prestazioni a quelli richiesti dall’industria aerospaziale. Pertanto, in termini di “perché adesso”, non si tratta di qualcosa avvenuto da un giorno all’altro; piuttosto, è il risultato di un notevole sforzo di R&S a lungo termine». Prima del progetto, Composites Evolution era in grado di produrre piccole quantità di preimpregnati su scala di laboratorio. Uno degli obiettivi del progetto era dimostrare che era possibile estendere il processo di produzione dei preimpregnati a volumi sostenibili sul piano commerciale. Il gruppo di ricerca ha dovuto superare svariate difficoltà: ha dovuto dimostrare che le proprietà meccaniche, come la forza e la rigidità, e il comportamento al fuoco erano altrettanto buone, o migliori, rispetto a quelle dei materiali attualmente utilizzati. Altri ostacoli hanno riguardato le caratteristiche del preimpregnato e il modo in cui poteva essere trattato: se è troppo appiccicoso è difficile da lavorare, ma se lo è troppo poco è complicato stenderlo nel corso del processo di stampaggio. Infine, il gruppo ha dovuto perfezionare il processo di curatura. «La cura del PFA mediante un processo di condensazione e il vapore risultante deve essere gestita in modo accurato al fine di garantire che l’umidità dispersa non comprometta la finitura superficiale della parte.» IntAir è riuscito ad affrontare tutti questi problemi attraverso una miscela di chimica (formulazione della resina per fornire le caratteristiche di cura richieste) e di ingegneria di processo (sviluppo di un processo di fabbricazione di precisione in grado di garantire il mantenimento di un rapporto adeguato tra fibra e resina, con fibre ben impregnate). Ottenere la certificazione di conformità di un prodotto per l’utilizzo negli aerei è un processo relativamente lungo, ma l’azienda ha già avviato discussioni con diversi produttori di interni di aeromobili. «Anche altri settori, tuttavia, come quello ferroviario e quello marittimo, hanno rigorosi requisiti antincendio e hanno dimostrato un notevole interesse. Abbiamo venduto i materiali a entrambi i settori», spiega Carruthers. L’amministratore delegato afferma con chiarezza che il tempo dedicato e gli sforzi compiuti hanno dato i loro frutti. «Sono fiero del fatto che, grazie al progetto, sia emerso un prodotto veramente valido dal punto di vista commerciale, capace di generare vendite post-progetto. Molti progetti collaborativi fanno fatica a superare la cosiddetta “valle della morte” presente tra la R&S e la commercializzazione. Noi, invece, siamo riusciti a immettere sul mercato un prodotto rivoluzionario che offre ai nostri clienti una serie di vantaggi rispetto ai prodotti consolidati, dotati però di inconvenienti.» Il riconoscimento a livello commerciale è chiaramente significativo, ma il progetto sta anche acquisendo l’approvazione del mondo dell’industria. Il componente della rotaia di fissaggio dei sedili realizzato dai partner nell’ambito del progetto è stato recentemente nominato come finalista per il Premio innovazione di JEC World 2019. «Il 13 marzo sapremo se avremo vinto», dichiara Carruthers.

Parole chiave

IntAir, preimpregnati, carbonio preimpregnato, fibra di vetro preimpregnata, interni di aeromobili

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