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Automatic Fiber Placement Metitalia Tooling

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Nuovi strumenti per pannelli aeronautici fanno risparmiare tempo ed energia

Un’iniziativa finanziata dall’UE ha assunto un approccio nuovo alla produzione di componenti in composito di grandi dimensioni per l’industria aeronautica europea. In futuro questo approccio potrebbe essere esteso ad altri settori.

Trasporti e Mobilità

Il progetto AFPMeT ha ideato e sviluppato uno strumento di laminazione e un dispositivo di trasferimento da usare nella produzione a posizionamento automatico delle fibre (AFP, Automated Fibre Placement) di pannelli a sandwich a guscio laterale geometricamente complessi, da usare su elicotteri. L’iniziativa ha approfondito il possibile effetto di materiali non induriti e con nucleo a sandwich sulla laminazione AFP e il trasferimento della struttura a nido d’ape non indurita allo strumento di polimerizzazione. I ricercatori si proponevano di trasferire gusci umidi (non induriti) dallo strumento di laminazione allo strumento di polimerizzazione, mantenendo al contempo la sua posizione per evitare deformazioni e contrazioni. «Grazie a questo tipo di strumento di laminazione, i manager saranno in grado di migliorare il processo di fabbricazione ottimizzando gli strumenti per la loro specifica funzione, riducendo al contempo le tempistiche del flusso di lavoro. Ad esempio, mentre si lamina un guscio, il precedente viene polimerizzato nell’autoclave», dichiara la coordinatrice del progetto Gabriella Caputo.

Innovativi metodi di produzione

Il team ha anche valutato il materiale dello strumento e le opzioni di configurazione in base a diversi requisiti essenziali, tra cui il basso consumo energetico nella fabbricazione di strumenti e componenti, l’utilizzo di materiali riciclati ecologici e il possibile riutilizzo dei materiali e dei componenti degli strumenti. Il consorzio si è avvalso del processo di fusione di alluminio a schiuma persa per produrre un abbozzo grezzo di ciascun strumento di laminazione prima che venisse lavorato, per ottenere la forma finale. Lo strumento di laminazione ha una geometria complessa ed è lungo circa 4 metri, largo 2 e alto 1. Tale approccio ha raggiunto buoni risultati: nessuna perdita di vuoto e deformazione ridotta del getto grezzo. Inoltre, è stato ridotto l’uso di un processo alternativo come la saldatura. «Si tratta di una tecnica mai usata prima per questo tipo di strumento ma, tenuto conto della possibilità di ridurre sensibilmente la quantità di materiale di scarto e l’energia, è stata considerata meritevole», spiega Caputo.

Impieghi al di fuori del settore aeronautico

I ricercatori hanno sviluppato un processo di trasferimento basato sull’uso di una pellicola e del vuoto, che riduce il consumo di energia. Lo strumento di polimerizzazione, che deve essere riscaldato in un’autoclave, è stato costruito più leggero, lo strumento di laminazione, usato a temperatura ambiente, è stato costruito più pesante per rispondere ai requisiti meccanici durante il posizionamento automatico delle fibre. «Il trasferimento deve garantire il preciso posizionamento del guscio umido sullo strumento di polimerizzazione, in modo da evitare qualsiasi increspatura in questa fase», precisa Caputo. I partner del progetto hanno anche concepito un metodo basato sull’infiltrazione adesiva a rapido indurimento per riparare lo strumento di laminazione e ripristinare la tenuta ermetica attorno ad esso, perché alcune crepe rilevate sul guscio non permettevano di rispettare i requisiti di tenuta ermetica. Per Caputo: «Lo strumento di laminazione è leggero e usato solo a temperatura ambiente, con bassi requisiti di tenuta ermetica. Tuttavia, lo strumento di polimerizzazione viene impiegato ad elevata temperatura (180 °C) e ha rigidi requisiti di tenuta». AFPMeT aiuterà i produttori di componenti in composito di grosse dimensioni dalla struttura complessa; la tecnologia sviluppata può essere usata nell’industria aerospaziale per produrre paratie pressurizzate e pannelli di fusoliera, per esempio. Può avere applicazioni anche nella produzione di grosse antenne composite per stazioni satellitari terrestri e componenti per navi, treni e auto.

Parole chiave

AFPMeT, laminazione, indurimento, posizionamento automatico delle fibre, pannello a sandwich, fusione di alluminio a schiuma persa

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