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Nuovi metodi e tecnologie di automazione per migliorare la fabbricazione dei componenti di aeromobili compositi

Si prevede che la richiesta di materiali compositi destinati all’aeronautica raddoppierà entro il 2032, ma la fabbricazione con autoclave non è abbastanza efficiente per la produzione europea in termini di costi. Un’iniziativa dell’UE ha introdotto un processo produttivo avanzato e di qualità per la progettazione e l’ingegneria degli strumenti necessari a fabbricare parti o componenti.

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«Le parti composite vengono fabbricate per la maggior parte utilizzando un processo in autoclave, che non solo è costoso, ma offre anche uno scarso tasso produttivo», spiega Emmanuel Detaille, coordinatore del progetto HFLE finanziato dall’UE. «Pertanto occorre favorire l’innovazione dei materiali, dei metodi di fabbricazione e delle procedure di automazione, in modo che siano in linea con operazioni di produzione, manutenzione, riparazione e revisione a costi contenuti». Il controllo del flusso laminare ibrido (HLFC, Hybrid Laminar Flow Control) è una tecnica che aspira il flusso d’aria di superficie, consentendo allo strato limite di rimanere attaccato, spostando l’avvio dal flusso laminare a quello turbolento più indietro lungo la superficie. Ciò diminuisce la resistenza generale, riducendo fino al 30 % il consumo di carburante. «La tecnologia HLFC è molto avanzata, ma deve integrare una progettazione aerodinamica, strutturale, di produzione e di sistemi», aggiunge Detaille.

Utilizzare un innovativo processo di produzione aerospaziale

Lo stampaggio a trasferimento di resina (RTM, Resin transfer moulding) è un processo fuori autoclave utilizzato per produrre una struttura complessa con requisiti molto rigorosi in termini di performance strutturale, ottimizzazione del peso, aerodinamica e costi. I partner del progetto hanno utilizzato questo processo per fabbricare, testare e modificare un dimostratore di bordo d’attacco del piano orizzontale di coda in scala reale. Hanno anche prodotto e testato con successo materiali usati in strumentazioni all’avanguardia, quali stampi, strumenti di preformatura e dispositivi di movimentazione per il dimostratore. «Le attrezzature utilizzate si sono rivelate efficaci sia in termini di prezzo che di costi di lavorazione, compreso il trattamento della superficie dello stampo», spiega Detaille. «Non sono stati utilizzati prodotti chimici nel processo, e grazie alla finitura superficiale incredibilmente liscia che si è ottenuta, è stato necessario applicare solo un piccolo strato di agente distaccante». Lo stampo ottenuto era il più piccolo possibile, tenuto conto delle dimensioni del pezzo. La massa termica era minima in confronto agli avanzati strumenti di RTM. Inoltre, i tempi di fabbricazione si sono ridotti grazie ad un migliorato assemblaggio del dimostratore. Utilizzare l’alluminio per lo stampo si è rivelata una scelta vincente. Oltre a costi di produzione più bassi, il consumo di energia era inferiore rispetto a quello previsto in caso di utilizzo di acciaio, considerando lo spessore dello stampo nel ridurre l’impatto ecologico della produzione futura.

Sviluppo sostenibile dell’industria aeronautica europea

Il team del progetto HFLE è stato anche in grado di automatizzare i passaggi produttivi del processo RTM. L’automazione può portare allo sviluppo di tecnologie e processi produttivi nuovi ed efficienti in termini di costi. Il bassissimo tasso di scarto raggiunto nella produzione di serie durante l’implementazione di questo processo ha un impatto positivo sull’ambiente, in quanto riduce lo spreco di materiale. «La produzione di serie in paesi a basso costo come la Malesia diventa sempre meno attraente, e ciò a vantaggio del settore aeronautico europeo», osserva Detaille. «Il progetto HFLE ha mostrato come il processo RTM aumenti il valore aggiunto delle parti composite fabbricate utilizzando una tecnologia che può essere estesa ad altri componenti dell’aeromobile, come il telaio della fusoliera e parti delle ali», conclude Detaille. «Fabbricare strutture composite in Europa impiantando nuove linee produttive dotate di apposite attrezzature europee aiuterà a prevenire la delocalizzazione di queste attività ad alto valore aggiunto». Infine, l’approccio progettuale ecoefficiente ivi proposto porterà alla fabbricazione di aeromobili più leggeri ed efficienti dal punto di vista dei consumi, che utilizzeranno minori quantità di energia per il trasporto di merci o passeggeri.

Parole chiave

HFLE, stampo, aeromobile, aeronautica, HLFC, strumenti, stampaggio a trasferimento di resina, piano orizzontale di coda, bordo d’attacco, dimostratore

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